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自噬及其研究方法

自噬及其研究方法
自噬及其研究方法

自噬(Autophagy)及其研究方法概述

一、背景

概念:

目前根据发生过程分为三类:Macroautophagy,Microautophagy 和Chaperone-mediated autophagy CMA), 大自噬(Macroautophagy)即我们说的自噬(autophagy);微自噬(Microautophagy):是指溶酶体主动、直接吞噬胞浆成分的一种方式;分子伴侣介导的自噬(Chaperone-mediated autophagy,CMA):一些分子伴侣,如hsp70,能帮助未折叠蛋白转位入溶酶体。通常说的自噬泛指Macroautophagy.

自噬是细胞内的一种“自食(Self-eating)”的现象,凋亡是“自杀(Self-killing)”的现象,二者共用相同的刺激因素和调节蛋白,但是诱发阈值和门槛不同,如何转换和协调目前还不清楚. 自噬是指膜(目前来源还有争议,大部分表现为双层膜,有时多层或单层)包裹部分胞质和细胞内需降解的细胞器、蛋白质等形成自噬体(autophagosome),最后与溶酶体融合形成自噬溶酶体(autophagolysosome),降解其所包裹的内容物,以实现细胞稳态和细胞器的更新。自噬的步骤可以大概总结为下面四步:

步骤1:细胞接受自噬诱导信号后,在胞浆的某处形成一个小的类似“脂质体”样的膜结构,然后不断扩张,但它并不呈球形,而是扁平的,就像一个由2层脂双层组成的碗,可在电镜下观察到,被称为

Phagophore,是自噬发生的铁证之一。

步骤2:Phagophore不断延伸,将胞浆中的任何成分,包括细胞器,全部揽入“碗”中,然后“收口”,成为密闭的球状的autophagosome,即“自噬体”。电镜下观察到自噬体是自噬发生的铁证之二。有2个特征:一是双层膜,二是内含胞浆成分,如线粒体、内质网碎片等。

步骤3:自噬体形成后,可与细胞内吞的吞噬泡、吞饮泡和内体融合(这种情况不是必然要发生的)。

步骤4:自噬体与溶酶体融合形成autolysosome,期间自噬体的内膜被溶酶体酶降解,2者的内容物合为一体,自噬体中的“货物”也被降解,产物(氨基酸、脂肪酸等)被输送到胞浆中,供细胞重新利用,而残渣或被排出细胞外或滞留在胞浆中。

自噬的特性:

1)自噬是细胞消化掉自身的一部分,即self-eating,初一看似乎对

细胞不利。事实上,细胞正常情况下很少发生自噬,除非有诱发因素的存在。这些诱发因素很多,也是研究的热门。既有来自于细胞外的(如外界中的营养成分、缺血缺氧、生长因子的浓度等),也有细胞内的(代谢压力、衰老或破损的细胞器、折叠错误或聚集的蛋白质等)。由于这些因素的经常性存在,因此,细胞保持了一种很低的、基础的自噬活性以维持自稳。

2)自噬过程很快,被诱导后8min即可观察到自噬体(autophagosome)形成,2h后自噬溶酶体(autolysosome)基本降解消失。这有利于细胞快速适应恶劣环境。

3)自噬的可诱导特性:表现在2个方面,第一是自噬相关蛋白的快速合成,这是准备阶段。第二是自噬体的快速大量形成,这是执行阶段。

4)批量降解:这是与蛋白酶体降解途径的显著区别

5)“捕获”胞浆成分的非特异性:由于自噬的速度要快、量要大,因此特异性不是首先考虑的,这与自噬的应急特性是相适应的。

6)自噬的保守性:由于自噬有利于细胞的存活,因此无论是物种间、还是各细胞类型之间(包括肿瘤细胞),自噬都普遍被保留下来

自噬过程的调控:

从上面总结的自噬特点中可以看出,自噬这一过程一旦启动,必须在度过危机后适时停止,否则,其非特异性捕获胞浆成分的特性将导致细胞发生不可逆的损伤。这也提醒我们在研究自噬时一定要动态

观察,任何横断面的研究结果都不足以评价自噬的活性。目前,已经报告了很多因素能诱导细胞发生自噬,如饥饿、生长因子缺乏、微生物感染、细胞器损伤、蛋白质折叠错误或聚集、DNA损伤、放疗、化疗等等,这么多刺激信号如何传递的、哪些自噬蛋白接受信号、又有哪些自噬蛋白去执行等很多问题都还在等待进一步解答中。

关于传递自噬信号的通路目前比较肯定的有:

抑制类

1)Class I PI3K pathway (PI-phosphatidylinositol,磷脂酰肌醇)与IRS (Insulin receptor substrate) 结合,接受胰岛素受体传来的信号(血糖水平高抑制自噬)

2)mTOR pathway(mammalian target of rapamycin)

mTOR在人类中的同源基因是FRAP1(FK506 binding protein 12-rapamycin associated protein 1),是一个丝/苏氨酸蛋白激酶。能接受多种上游信号,如Class I PI3K、IGF-1/2、MAPK,能感受营养和能量的变化,rapamycin是最典型最常用的自噬激动剂.

激活类

1)Class III PI3K

结构上类似于Class I PI3K,但作用相反。

3-MA是Class III PI3K的抑制剂,因此3-MA可以作为自噬的抑制剂.

二、自噬的研究方法:

汉恒生物已开发并完善了多套自噬相关的研究体系和工具,并积累了丰富的自噬研究经验。

正常培养的细胞自噬活性很低,不适于观察,因此,必须对自噬进行人工干预和调节,经报道的工具药有:

(一)自噬诱导剂

1)Bredeldin A / Thapsigargin / Tunicamycin :模拟内质网应激2)Carbamazepine/ L-690,330/ Lithium Chloride(氯化锂):IMPase 抑制剂(即Inositol monophosphatase,肌醇单磷酸酶)

3)Earle's平衡盐溶液:制造饥饿

4)N-Acetyl-D-sphingosine(C2-ceramide):Class I PI3K Pathway 抑制剂

5)Rapamycin:mTOR抑制剂(这是最常用的)

6)Xestospongin B/C:IP3R阻滞剂

(二)自噬抑制剂

1)3-Methyladenine(3-MA):(Class III PI3K)hVps34 抑制剂2)Bafilomycin A1:质子泵抑制剂

3)Hydroxychloroquine(羟氯喹)

除了选用上述工具药外,一般还需结合遗传学技术对自噬相关基因进行干预:包括反义RNA干扰技术(Knockdown)、突变株筛选、外源基因导入等。

细胞经诱导或抑制后,需对自噬过程进行观察和检测,常用的策略和

技术有:

1)观察自噬体的形成

由于自噬体属于亚细胞结构,普通光镜下看不到,因此,直接观察自噬体需在透射电镜下。Phagophore的特征为:新月状或杯状,双层或多层膜,有包绕胞浆成分的趋势。自噬体(AV1)的特征为:双层或多层膜的液泡状结构,内含胞浆成分,如线粒体、内质网、核糖体等。自噬溶酶体(AV2)的特征为:单层膜,胞浆成分已降解。(autophagic vacuole,AV)

2)在荧光显微镜下采用GFP-LC3等融合蛋白来示踪自噬形成:(常用)

GFP-LC3单荧光指示体系:由于电镜耗时长,不利于监测(Monitoring)自噬形成。我们利用LC3在自噬形成过程中发生聚集的现象开发出了GFP-LC3指示技术:无自噬时,GFP-LC3融合蛋白弥散在胞浆中;自噬形成时,GFP-LC3融合蛋白转位至自噬体膜,在荧光显微镜下形成多个明亮的绿色荧光斑点,一个斑点相当于一个自噬体,可以通过计数来评价自噬活性的高低。汉恒生物已开发出高效的评价用GFP-LC3病毒载体,通过瞬时高效感染细胞,配合活细胞工作站成功评价自噬流。

双荧光指示体系:汉恒生物科技(上海)有限公司已开发出用于表达mRFP-GFP-LC3融合蛋白的病毒产品。mRFP用于标记及追踪LC3,GFP的减弱可指示溶酶体与自噬小体的融合形成自噬溶酶体,即由于GFP荧光蛋白对酸性敏感,当自噬体与溶酶体融合后GFP荧

光发生淬灭,此时只能检测到红色荧光。

我们在显微镜成像后红绿荧光merge后通过merge后出现的黄色斑点即只是自噬体.红色的斑点指示自噬溶酶体,通过不同颜色斑点的计数可以清晰的看出自噬流的强弱。

如下图:细胞转染mRFP-GFP-LC3病毒后给予氨基酸剥夺处理2小时后出现明显增强的自噬以及自噬流。

3)利用Western Blot检测LC3-II/I比值的变化以评价自噬形成(LC3抗体购自sigma,L8918)。

自噬形成时,胞浆型LC3(即LC3-I)会酶解掉一小段多肽,转变为(自噬体)膜型(即LC3-II),因此,LC3-II/I比值的大小可估计

自噬水平的高低。

(Note:LC3抗体对LC3-II有更高的亲和力,会造成假阳性。方法2和3需结合使用,同时需考虑溶酶体活性的影响。)

4) 利用Western Blot检测p62蛋白来评价自噬以及自噬流的强弱:起初自噬所降解的底物被认为是随机的,但是后来的研究表明有些蛋白

是seletively降解的,在这些蛋白之中研究的最为透彻的是蛋白p62,

p62 is selectively incorporated into autophagosomes through direct binding to LC3 and is efficiently degraded by autophagy ; thus, the total cellular expression levels of p62 inversely correlate with autophagic activity. (p62蛋白水平的多少与自噬流的强弱有着反比例关系)

三、自噬与肿瘤的关系:

与凋亡(在肿瘤细胞中一般都存在缺限)不同,自噬是被优先保留的。无论是肿瘤细胞还是正常细胞,保持一种基础、低水平的自噬活性是至关重要的。因为细胞中随时产生的“垃圾”(破损或衰老的细胞器、长寿命蛋白质、错误合成或折叠错误的蛋白质等等)都需要及时清除,而这主要靠自噬来完成,因此,自噬具有维持细胞自稳的功能;如果将自噬相关基因突变失活,如神经元会发生大量聚集蛋白,并出现神经元退化。同时,自噬的产物,如氨基酸、脂肪酸等小分子物质又可为细胞提供一定的能量和合成底物,可以说,自噬就是一个“备用仓库”。如Atg-5缺陷的小鼠在出生后喝上第一口奶之前就会饿死。更重要的是,自噬活性可在代谢应激(饥饿、生长因子缺乏、射线、化疗等)时大大增强,表现为胞浆中迅速涌现大量自噬体,有利于细胞的存活。

鉴于自噬的上述作用,自噬可为肿瘤细胞带来几大好处:

1)肿瘤细胞本身就具有高代谢的特点,对营养和能量的需求比正常细胞更高,但肿瘤微环境往往不能如意,如肿瘤发生初始期到血管发生之前、肿瘤长大发生血管崩塌时、肿瘤细胞脱离原发灶游走时等都会出现营养不足或供应中断,而此时提高自噬活性可以有助于度过这一危机。

2)当化疗、放疗后,肿瘤细胞会产生大量的破损细胞器、损坏的蛋白质等有害成分,而此时提高自噬活性可及时清除这些有害物质,并提供应急的底物和能量为修复受损DNA赢得时间和条件.由于自噬减

少了肿瘤细胞在代谢应激时发生坏死的机会,而对于肿瘤细胞群体而言,需要一部分细胞发生坏死,以引发适度的炎症(有利于血管的长入、吸引免疫细胞分泌生长因子等)。研究发现,很多类型的肿瘤在代谢应激时会“组成性”活化PI3K信号以抑制自噬(由于凋亡通路已受阻,抑制自噬会促进坏死),但具体机制尚不清楚。

自噬与肿瘤的关系可能是双重的。①对不同的细胞,自噬的作用可能不同。②相同的细胞在不同的外部因素作用时,自噬的作用可能不同。③在肿瘤发生发展的不同阶段,自噬的作用可能不同。肿瘤生长的早期阶段自噬增强,是由于此时肿瘤的血管化作用不足,癌细胞的营养供给有限,需要通过自噬为自身提供营养。肿瘤进入发展阶段后基因变异积累,使包括Beclin 1在内的众多抑癌基因失活,自噬活力降低。④对单个细胞和对整个肿瘤阻滞的作用可能不同。自噬功能不全的细胞易于坏死,但是坏死组织产生的细胞因子(包括部分生长因子)反而会促进肿瘤的生长。上述各种假设均有待证实。肿瘤为细胞分化障碍性的疾病已得到肯定,但自噬在肿瘤细胞的分化抑制过程中起着什么样的作用,自噬水平提高是抑制分化甚至导致去分化还是促进分化等问题尚未解决。

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汉恒-自噬及其研究方法第三版

自噬(Autophagy)及其研究方法概述汉恒Th物技术服务手册

目录 1概念 2自噬的过程 3自噬的特性 4自噬过程的调控 5自噬与肿瘤的关系 6自噬的研究方法概述7汉恒自噬研究特色服务

自噬研究相关产品及服务 1.病毒工具(独家推出) mRFP-GFP-LC3腺病毒系统,可高效感染目的细胞,表达mRFP-GFP-LC3,感染后细胞可在荧光显微镜下实时观察自噬发Th过程(具体内容后面有介绍); 2.自噬相关服务 汉恒Th物可提供自噬研究整体科研服务,若您的时间紧张或是对实验有所顾忌,我们可以为您代劳部分实验内容; 3.自噬研究相关试剂 汉恒Th物可以根据您的实验需求为您提供最实用的试剂产品,让你用的放心,省心!

产品厂商规格A14292,Premo自噬TB/GFP TR-FRET invitrogen6000Tests LC3B抗体试剂盒 pllabs0.1mg Anti-MAP1A/LC3A/B自噬微管相关蛋白 轻链3抗体 pllabs0.1mg Anti-MAP1LC3A(microtubule- associated protein1light chain 3)自噬微管相关蛋白轻链3抗体 Invitrogen1mg/1ml 兔抗人、大、小APG4B细胞自噬相关 抗体\Anti-APG4B/AUTL1 BD1mg/1ml 自噬微管相关蛋白轻链3抗体\ Anti-MAP1LC3A Anti-SQSTM1/p62antibody abcam Sigma1g 溶酶体抑制剂Hydroxychloroquine (羟氯喹) mTOR抑制剂rapamycin Sigma20mM 自噬抑制剂3-Methyladenine(3-MA)Sigma100mg

自噬研究鼻祖的最终选择

自噬研究鼻祖的最终选择 细胞自噬是细胞应对恶劣环境的一种主动反应,就是将自身一部分动员出来,采用自吃的方式,作为能量物质来应对各种不利因素,细胞凋亡则是细胞整体的主动死亡方式,最近有研究发现细胞坏死也存在一种主动的方式被称为程序性坏死,细胞自噬也是一种程序性坏死的类型。细胞自噬(autophagy)是继细胞凋亡(apoptosis)后,近年来生命科学领域的又一热门研究方向。 比利时科学家克里斯汀·德迪夫主要的研究领与在生物化学与细胞生物学,上世纪50年代,他利用刚刚出现的细胞分级分离技术(通过超速离心来分离细胞成分),发现了溶酶体(lysosome)和过氧化物酶体(peroxisome),让人们对细胞内部结构有了更清楚的认识,极大推动了细胞生物学研究。1974年因“细胞的结构和功能组织方面的发现(for their discoveries concerning the structural and functional organization of the cell)”而与阿尔伯特·克劳德、乔治·埃米尔·帕拉德分享了诺贝尔生理学或医学奖。后来,随着研究的深入,德迪夫的兴趣逐渐转向细胞起源,例如内共生学说。 克里斯汀·德迪夫Christian de Duve在上世纪50年代通过电镜观察到自噬体(autophagosome)结构,并且在 1963 年溶酶体国际会议(CIBA Foundation Symposium on Lysosomes)上首先提出了“自噬”这种说法。因此克里斯汀·德迪夫被公认为自噬研究的鼻祖。目前根据发生过程分为三类:Macroautophagy,Microautophagy和

教育学的研究方法

教育学的研究方法 (一)文献法 文献法主要指搜集、鉴别、整理教育文献,并通过对文献的研究,形成对教育的科学认识的方法。 文献主要有:零次文献(第一手文献)、一次文献(原始文献)、二次文献(检索性文献)、三次文献(参考性文献) 文献法的基本步骤有: (1)提出课题或假设; (2)进行研究设计; (3)搜集文献; (4)整理文献; (5)进行文献综述。 (二)调查法 调查法是指有目的、有计划、有系统地搜集有关教育现实状况或历史状况的材料的方法。 调查法可分为:全面调查、重点调查、抽样调查、个案调查等。 调查的方法主要有:观察、谈话、言谈、问卷等。 调查法的基本步骤有: (1)确定调查对象; (2)拟定调查计划; (3)实施调查; (4)整理调查材料; (5)撰写调查报告。 (三)实验法 实验法是指研究者根据某种设想来创设某种环境、控制某种条件来对教育进行研究以得出某种因果性联系的一种方法。 变量:自变量、因变量、无关变量。 实验法可分为:等组实验法、单组实验法、循环实验法 实验法的基本步骤有: (1)教育实验的设计; (2)实验方案的实施; (3)实验成果总结与应用推广。 (四)个案法 个案法是在真实情境中对某个特定的教育样例进行研究(一般是长期的跟踪研究),以了解研究实效的一种方法。 个案法的基本步骤有: (1)确定个案研究的课题; (2)实施个案研究; (3)整理和分析收集到的各种资料; (4)提出改进个案的建议。

(五)经验总结法 经验总结法是通过对教育经验(自己的或他人的)进行分析与概括,以揭示教育的内在联系和本质规律一种方法。 经验总结法的基本步骤有: (1)准备工作(确定题目、选定对象、阅读有关文献资料、制订计划); (2)收集材料; (3)分析和综合。 (六)比较研究法 比较研究法是对某些教育现象在不同时期、不同地点、不同情况下的不同表现进行比较分析,以揭示教育的普遍规律及其特殊表现,从而得出符合客观实际的结论。 比较研究法可分为:同类比较研究和异类比较研究;纵向比较研究和横向比较研究;定量分析比较和定性分析比较;单项比较和综合比较。 比较研究法的基本步骤有: (1)确定比较的问题; (2)制定比较的标准; (3)搜集资料并加以分类、解释; (4)比较分析; (5)得出结论。 (七)移植法 移植法是运用相关学科或领域的研究成果和方法研究教育问题的一种方法。(实际上是一种方法论) 移植法的种类有:纵向移植法;横向移植法;综合移植法 移植法的基本步骤: (1)定向学习,优选方法 (2)确定课题,制定计划 (3)实施研究,分析结果 (4)进行总结,形成成果 (八)其它方法 统计法、理论推导法、叙事研究法、行动研究、校本研究等等。

细胞自噬调控的研究进展

Advances in Clinical Medicine 临床医学进展, 2019, 9(3), 163-179 Published Online March 2019 in Hans. https://www.doczj.com/doc/b418630151.html,/journal/acm https://https://www.doczj.com/doc/b418630151.html,/10.12677/acm.2019.93027 Advances in the Regulation of Autophagy Dan Xia Pathology Department of Shandong Medical College, Linyi Shandong Received: Feb. 4th, 2019; accepted: Feb. 13th, 2019; published: Feb. 25th, 2019 Abstract In this review, we will describe the dynamic progress how cells form isolation membranes with the participation of various autophagy-related proteins under the stimulation of upstream signals such as MTOR and AMPK, and further extend to form autophagic characteristic structures “auto-phagosome”, and how mature autophagosomes combine with lysosome to complete the degrada-tion and reuse of cytoplasmic substances. In addition, the research progress of post-translational modification (including phosphorylation, glycosylation, ubiquitination, acetylation and mercaptan modification) in regulating autophagy was briefly reviewed. It was pointed out that post-translational modification of autophagic proteins played an important role in the process of autophagy. Understanding which amino acid residues in autophagic proteins are modified and confirming the expression of these modified amino acids in related diseases will provide impor-tant targets for disease diagnosis and treatment. Keywords Autophagy, MTOR, Post-Translational Modification 细胞自噬调控的研究进展 夏丹 山东医学高等专科学校病理教研室,山东临沂 收稿日期:2019年2月4日;录用日期:2019年2月13日;发布日期:2019年2月25日 摘要 本文介绍了细胞在接受MTOR、AMPK等上游信号刺激下,在多种自噬相关蛋白参与下如何形成隔离膜、并进一步延伸形成自噬特征性结构“自噬体”以及成熟的自噬体如何与溶酶体结合完成胞浆物质的降解

自噬及其研究方法

自噬(Autophagy)及其研究方法概述 一、背景 概念: 目前根据发生过程分为三类:Macroautophagy,Microautophagy和Chaperone-mediated autophagy CMA), 大自噬(Macroautophagy)即我们说的自噬(autophagy);微自噬(Microautophagy):是指溶酶体主动、直接吞噬胞浆成分的一种方式;分子伴侣介导的自噬(Chaperone-mediated autophagy,CMA):一些分子伴侣,如hsp70,能帮助未折叠蛋白转位入溶酶体。通常说的自噬泛指Macroautophagy. 自噬是细胞内的一种“自食(Self-eating)”的现象,凋亡是“自杀(Self-killing)”的现象,二者共用相同的刺激因素和调节蛋白,但是诱发阈值和门槛不同,如何转换和协调目前还不清楚. 自噬是指膜(目前来源还有争议,大部分表现为双层膜,有时多层或单层)包裹部分胞质和细胞内需降解的细胞器、蛋白质等形成自噬体(autophagosome),最后与溶酶体融合形成自噬溶酶体(autophagolysosome),降解其所包裹的内容物,以实现细胞稳态和细胞器的更新。自噬的步骤可以大概总结为下面四步: 步骤1:细胞接受自噬诱导信号后,在胞浆的某处形成一个小的类似“脂质体”样的膜结构,然后不断扩张,但它并不呈球形,而是扁平的,就像一个由2层脂双层组成的碗,可在电镜下观察到,被称为Phagophore,是自噬发生的铁证之一。 步骤2:Phagophore不断延伸,将胞浆中的任何成分,包括细胞器,全部

揽入“碗”中,然后“收口”,成为密闭的球状的autophagosome,即“自噬体”。电镜下观察到自噬体是自噬发生的铁证之二。有2个特征:一是双层膜,二是内含胞浆成分,如线粒体、内质网碎片等。 步骤3:自噬体形成后,可与细胞内吞的吞噬泡、吞饮泡和内体融合(这种情况不是必然要发生的)。 步骤4:自噬体与溶酶体融合形成autolysosome,期间自噬体的内膜被溶酶体酶降解,2者的内容物合为一体,自噬体中的“货物”也被降解,产物(氨基酸、脂肪酸等)被输送到胞浆中,供细胞重新利用,而残渣或被排出细胞外或滞留在胞浆中。 自噬的特性: 1)自噬是细胞消化掉自身的一部分,即self-eating,初一看似乎对细胞不利。事实上,细胞正常情况下很少发生自噬,除非有诱发因素的存在。这些诱发因素很多,也是研究的热门。既有来自于细胞外的(如外界中的营养成分、缺血缺氧、生长因子的浓度等),也有细胞内的(代谢压力、衰老或破损的细胞器、折叠错误或聚集的蛋白质等)。由于这些因素的经常性存在,因此,细胞保持了一种很低的、基础的自噬活性以维持自稳。 2)自噬过程很快,被诱导后8min即可观察到自噬体(autophagosome)形成,2h后自噬溶酶体(autolysosome)基本降解消失。这有利于细胞快速适应恶劣环境。 3)自噬的可诱导特性:表现在2个方面,第一是自噬相关蛋白的快速合成,这是准备阶段。第二是自噬体的快速大量形成,这是执行阶段。 4)批量降解:这是与蛋白酶体降解途径的显着区别

细胞自噬的研究进展-批注

细胞自噬的研究进展 孙雅婧,郭青龙* 中国药科大学生理教研室,南京210009 细胞自噬(autophagy )是指细胞内受损、变性或衰老的蛋白质和细胞器被运输到溶酶体,溶酶体对其消化降解,以胞质内自噬体的出现为标志的细胞自我消化过程,以双层膜结构包裹部分胞质和细胞器的自噬体为判断指标。早在1962年,自噬现象的奠基人Ashford 和Porten 在人的肝细胞中用电子显微镜观察到了自噬现象。随着分子生物技术的发展,人们对自噬的形态特点和分子机制了解逐步深入。近年来对自噬的研究十分广泛,自噬是在体内普遍存在的过程,其在清除代谢废物进而回收能量为细胞正常运转提供能量的过程中发挥重要作用,因而对自噬的研究尤为重要。 1 细胞自噬的研究现状 1.1 自噬的过程 自噬的过程分为四个阶段(见图1)。 第一阶段:自噬诱导信号被细胞接受后,类“脂 质体”碗状结构即在胞浆某处形成小的膜结构,在电镜下观察到其不断扩张、呈非球形、扁平状双层膜的碗状结构,称为自噬前体(phagophore ),这种结构的电镜观察结果是指示自噬发生的金标准之一。 第二阶段:不断延伸的自噬前体,将胞浆中的若干成分(包括细胞器)收口包入,成为密闭的球状自噬体(autophagosome )。自噬体的电镜观察结果是指示自噬发生的金标准之一。自噬体的特征有两个:双层膜,内含诸如线粒体、内质网碎片等胞浆成分。 第三阶段:自噬体形成后,可能与细胞内吞的吞噬泡(phagocytic vacuole )、吞饮泡(pinosome )和内 体(endosome )融合(此阶段为非必需步骤)。 第四阶段:自噬体与溶酶体(lysosome )发生融合,形成自噬溶酶体(autolysosome )。期间溶酶体酶降解自噬体的内膜,使两者的内容物合为一体,自噬体中的包含物被降解,将产物诸如氨基酸、脂肪酸之类输送到胞浆中,重新利用供能,残渣则被排出细胞外或滞留于胞浆[1]。 1.2自噬的分类 根据细胞内底物运送到溶酶体腔方式的不同, 哺乳动物细胞自噬分为3种主要方式:巨自噬(macroautophagy )、微自噬(microautophagy )和分子伴侣介导自噬(chaperone-mediated autophagy ,简称 CMA )。巨自噬是最主要的自噬形式,在巨自噬中由 内质网来源的膜包绕待降解物,形成自噬体后与溶酶体融合并降解其内容物;然而在微自噬中,溶酶体膜直接内陷包裹长寿命蛋白等,并在溶酶体内降解,没有形成自噬小体的过程;分子伴侣介导自噬则为胞浆内蛋白结合到分子伴侣后转运到溶酶体腔中,被溶酶体酶消化。CMA 的底物是可溶蛋白分子,因此CMA 降解途径在清除蛋白质时有选择性,而前两者无明显的选择性[3]。 2自噬与凋亡 在多细胞生物体内,维持自身的稳态和内环境 的平衡,是保持复杂生物体系正常运转的重要条件。正常的细胞体系当中,有细胞的生长增殖必然 摘要本文综述了细胞自噬概念的研究现状、自噬与凋亡、自噬与肿瘤的关系,展望了自噬在抗癌药物介导的细胞死亡中发挥的重要作用以及自噬现象的临床意义。 关键词自噬;凋亡;肿瘤 中图分类号 Q25;R979.1文献标志码A 文章编号1673-7806(2012)03-236-04 作者简介 孙雅婧,女,硕士生E-mail:yj7782@https://www.doczj.com/doc/b418630151.html, 通讯作者郭青龙,男,教授,博士生导师,研究方向:肿瘤药理学 E-mail:anticancer_drug@https://www.doczj.com/doc/b418630151.html, 收稿日期 2012-03-14 修回日期2012-03-26* 图1自噬的基本过程[2] Jun;20(3) 236

课题研究方法大全

课题研究方法大全 一、观察法 1.观察法:为了了解事实真相,从而发现某种现象的本质和规律。 2.观察法的步骤:观察法的实施分为以下三个步骤,步骤之一就是进行观察研究的设计,此步骤可分为如下几个方面: (1)作大略调查和试探性观察。 这一步工作的目的不在于搜集材料,而在于掌握基本情况,以便能正确地计划整个观察过程。例如:要观察某一教师的教学工作,便应当预先到学校大致了解这位教师的工作情况,学生的情况,有关的环境和条件等等。这可以通过跟教师和学校领导人谈话,查阅一些有关的材料,如教案、教学日记、学生作业等,以及听课等方式进行。 (2)确定观察的目的和中心。 根据研究任务和研究对象的特点,考虑弄清楚什么问题,需要什么材料和条件,然后作明确的规定。如果这规定不明确,观察便不能集中,结果就不能深入。观察不能有几个中心,范围不能太广,全部观察要围绕一个中心进行。如果必须要观察几个中心,那就采取小组观察,分工合作。 (3)确定观察对象 一是确定拟观察的的总体范围; 二是确定拟观察的个案对象;

三是确定拟观察的具体项目。比如,要研究新分配到小学任教的中师或大专毕业生在课余时间进行业务、文化进修的情况,那么,拟观察总体就是教师工作年限达一年或两年的新教师。在这一总体范围内,再定下具体观察哪几所小学,哪几个教研组中的哪些教师。具体观察名单确定以后,再把拟观察的时间、场合、具体观察项目确定下来。 (4)制定观察计划 观察计划除了明确规定观察的目的、中心、范围,以及要了解什么问题、搜集什么材料之外,还应当安排观察过程:观察次数、密度、每次观察持续的时间,如何保证观察现象的常态等。 (5)策划和准备观察手段 观察手段一般包括两种: 一种是获得观察资料的手段;一种是保存观察资料的手段。 获得观察资料的手段主要是人的感觉器官,但有时需要一些专门设置的仪器来帮助观察,如观察屏、计算机终端装置、更高级的如动作反应器等。这些仪器主要起两方面作用:保证观察的客观性与提高观察的精确性。 在保存资料的手段中,人脑是天然器官。但这种与观察主体连在一起的保存手段缺乏精确性和持久性,也不能实现资料的客体化。因此,人们先利用文字、图形等符号手段,进而又利用摄影、录音、录像等技术手段,把观察时瞬间发生的事、物、状况以永久的方式,准确地、全面地记录下来,供研究地反复观察资料和分析资料所用。

哺乳动物细胞悬浮驯化方法研究进展

龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/b418630151.html, 哺乳动物细胞悬浮驯化方法研究进展 作者:陆陈晨谭树华 来源:《科学与财富》2018年第13期 摘要:哺乳动物细胞表达系统是药用蛋白的主要表达方式,传统的贴壁细胞培养有诸多不利,本文介绍常用的贴壁细胞悬浮驯化的方法,通过将贴壁细胞驯化成悬浮细胞,提高哺乳动物细胞表达水平,降低生产成本。 关键词:哺乳动物细胞;驯化;无血清培养 重组蛋白表达是研究蛋白质功能与结构、药物筛选以及后续应用的关键环节,常规的蛋白表达系统有原核表达和真核表达两大类。现代医药工业的快速发展需要重组蛋白拥有接近天然蛋白分子的复杂结构、理化性质和生物功能,特别是糖蛋白及抗体类药物。这就要求表达的重组蛋白需要正确的翻译后修饰、组装和折叠,这是原核表达系统所欠缺的[1-2]。真核表达系统包括酵母表达系统、昆虫杆状病毒表达系统和哺乳动物细胞表达系统,其中以哺乳动物细胞表达系统较为常用。 1 贴壁细胞表达外源蛋白的缺点 传统细胞培养或表达外源重组蛋白采用贴壁细胞进行表达,这种表达方式虽然操作简便,但细胞密度和表达量较低,并且培养时需要加入血清,亦具很多缺点[3]: 1.1 血清组分复杂,含有多种杂蛋白不利于目的蛋白纯化; 1.2 血清批间差异较大,不同批次的血清浓度不稳定,影响工艺的连贯性; 1.3 血清中可能携带有未充分灭活的动物病毒或支原体,有细胞污染和传染人类的风险。 2 细胞无血清悬浮培养的优势 细胞无血清悬浮培养由于具有培养基的化学成分限定、批间产品质量稳定、简化下游生产、生理环境易于控制等优点,在重组蛋白表达、单克隆抗体制备和疫苗生产等中应用广泛。 3 贴壁细胞驯化成悬浮细胞的方法 3.1 分子生物学手段改造 贴壁细胞驯化成悬浮细胞通常有两种方法,一种是通过分子生物学手段,改造贴壁细胞。Noelle-Anne Sunstrom, Sugiyono 等人通过将编码胰岛素样生长因子 I(IGF-I)和转铁蛋白的基因稳定整合到CHO-K1细胞系的基因组中,使用 lac 操纵子/阻遏子系统调控 IGF-I 基因的表

大学《教育科学研究法》试题库及答案

“地区经济与教育发展状况及其相互关系调查”属于: 收藏 A. 反馈性的普遍调查 B. 预测性的抽样调查 C. 学科性的典型调查 回答错误!正确答案: A 研究“家庭社会经济地位、父母参与对初中生学业成绩的影响:教师支持的调节作用”中因变量是: 收藏 A. 父母参与 B. 学业成绩 C. 教师支持 D. 家庭社会经济地位 回答错误!正确答案: B 研究“特质愤怒对攻击行为的影响:敌意认知和冲动性水平有调节的中介作用”中因变量是: 收藏 A. 冲动性水平 B. 敌意认知 C. 特质愤怒 D. 攻击行为 回答错误!正确答案: D 下列题项中属于三次文献的是: 收藏 A. 目录 B. 进展报告 C. 论文

档案材料 回答错误!正确答案: B 教材建设问题研究属于: 收藏 A. 发展研究 B. 基础研究 C. 应用研究 D. 评价研究 E. 预测研究 回答错误!正确答案: A 下列那一选项不属于历史研究法基本特点: 收藏 A. 历史性 B. 逻辑分析为主 C. 具体性 D. 多元性 回答错误!正确答案: D 下列的那一选项不属于历史研究法基本特点:收藏 A. 逻辑分析为主 B. 历史性 C. 批判性 D. 具体性 回答错误!正确答案: C 下列问卷题目设计不合理的是: 收藏

你有躺着看书或是太阳光下看书的习惯吗? B. 你是否赞成公共汽车公司改善服务? C. 在一年内,你做家务的次数大约是多少? D. 在过去一年中,你做过几次中医理疗? 回答错误!正确答案: B 下列选项中不属于教育科学研究质量评价应遵循的要求的是: 收藏 A. 可测性 B. 具体性 C. 建议可行 D. 客观性 回答错误!正确答案: B 使用统计图、表呈现研究数据”应撰写于教育实验研究报告的那一部分:收藏 A. 结果 B. 讨论 C. 方法 D. 前言 回答错误!正确答案: A “资料数据的搜集和分析处理”应撰写于教育实验研究报告的那一部分:收藏 A. 前言 B. 方法 C. 讨论 D. 结果

线粒体自噬研究概论

线粒体自噬 线粒体自噬研究概论 关于线粒体自噬 线粒体自噬(mitophagy)是指细胞通过自噬的机制选择性地清除线粒体的过程。选择性清除受损伤或功能不完整的线粒体对于整个线粒体网络的功能完整性和细胞生存来说十分关键。 线粒体自噬主要的作用有几个方面: 1.选择性清除功能受损的线粒体 2.选择性调节细胞内线粒体数量 3.通过线粒体影响诸多生理和病理学过程 Fig:The pathways of mitophagy for quality control and clearance of mitochondria Cell Death and Differentiation(2013)20,31–42

线粒体自噬的信号通路 1)Pink/Parkin pathway 2)Bnip3/Nix pathway 3)FUNDC1pathway Fig.Mitophagy pathway:Pink1/Parkin OR Bnip3/Nix Pink1/Parkin pathway:E3泛素连接酶Parkin和蛋白激酶Pink1一起介导了线粒体膜电位下降,引起的线粒体自噬的发生,当线粒体损伤后,线粒体膜电位下降,引起Pink1蛋白在损伤线粒体上的积累,能够吸引Parkin到损伤的线粒体上。Parkin使得线粒体外膜上的很多蛋白发生泛素化,从而能够募集其他一些相关蛋白,介导线粒体自噬的发生。

线粒体自噬 汉恒线粒体自噬研究工具与研究方法 汉恒生物有多种线粒体自噬病毒研究工具可以提供,便于直接感染目的细胞后直观地观察线粒体自噬的变化 一、汉恒线粒体自噬表型研究工具 1)Ad-GFP-LC3腺病毒病毒系统,可高效感染目的细胞,表达GFP-LC3,感染感染后细胞可在荧光显微镜下实时观察自噬的整体水平(由于GFP荧光偏弱,暂停Ad-GFP-LC3销售, 慢病毒单标LV-GFP-LC3荧光正常,正常销售); 2)Ad-HBmTur-Mito腺病毒系统(红光标记),为汉恒生物自主研发的线粒体特异性定位荧光探针(pHBmTur-Mito)可准确定位标记线粒体,结合汉恒独家推出的双荧光LC3细胞自噬腺病毒的使用,即可准确实时地追踪线粒体自噬的动态过程; 使用方法:Ad-GFP-LC3+Ad-HBmTur-Mito共感染目的细胞,confocal检测双荧光共定位的情况,如果共定位,则存在线粒体自噬!(下图说明:红色标记为线粒体,绿色标记自噬小体,二者有共定位时代表自噬发生) 二、汉恒线粒体自噬通路研究工具 1)Ad-Parkin-EGFP 2)Ad-Bnip3-EGFP+Ad-Nix-EGFP 3)Ad-FUNDC1-EGFP

细胞自噬的机理与研究

细胞自噬的机理与研究 自噬(autophagy)一词来自希腊单词auto-,意思是“自己的”,以及phagein,意思是“吃”。所以,细胞自噬的意思就是“吃掉自己”。 当细胞质中的蛋白质、脂肪分子形成一片一片的双层膜结构,自噬过程就开始了。膜结构会自动卷曲,形成一个具有开口的小球,把周围的细胞质“吞”进去。此后,小球的开口逐渐封闭,成为自噬体,并向溶酶体靠拢,与之融合,把包裹着的分子倒入溶酶体的“消化液”中。经过消化,尚可利用的分子碎片将被送回细胞质,循环利用。 很多细胞活动都在细胞质中进行,由于生理生化反应多而复杂,经常产生大量残渣,致使细胞活动受到影响甚至停滞,在这种情况下,自噬作用就非常重要:将淤积在细胞质中的蛋白质等代谢残渣清除掉,恢复正常的细胞活动。清理细胞质能让细胞重获新生,对于神经细胞这类不可替换的细胞来说,这个过程尤为重要。 细胞生物学家还发现,自噬作用还能抵御病毒和细菌的侵袭。任何躲过细胞外免疫系统,通过细胞膜进入细胞质的异物或微生物,都可能成为自噬系统的攻击目标。 当细胞缺乏养分时,它们也会分解自己的一部分,维持基本的生理活动。不论细胞的养分是否充足,自噬体始终处于活跃状态,也就是说,它一直在一点一点地吞噬细胞质,不断更新细胞质中的各种组分。 细胞有时会错误地装配功能性蛋白质,使这些蛋白完全丧失功能,造成更严重的功能障碍。因此,在出现故障之前,细胞就会把异常蛋白质除去——正是持续进行的自噬作用,让异常蛋白的浓度始终处于较低水平。此外,一旦有细胞器受损,自噬体就会将它们吞掉,送至溶酶体,确保不会发生非正常细胞凋亡或坏死。 不论自噬过程启动过慢还是过快,或者出现功能障碍,都将导致可怕的后果。数百万克罗恩病(Crohn’s disease,一种炎症性肠病)患者的患病原因,可能就是因为他们的自噬系统出现缺陷,无法抑制肠道微生物的过度生长;大脑神经细胞自噬系统的崩溃,则与阿兹海默症(Alzheimer's disease)和细胞衰老有关。即使自噬系统运作良好,它仍可能对人体不利。当癌症病人接受了放疗及化疗后,自噬系统可能救活奄奄一息的癌细胞,使癌症无法根治。有时,自噬系统会为了生物体的整体利益,将病变细胞去除,但它偶尔又会热心过度,去除一些重要细胞,完全不理会这样做是否符合生物体的整体利益。 降解:所有活细胞的核心功能之一 20世纪50年代中期,科学家观察到细胞里的一个新的专门“小隔间”,包含消化蛋白质,碳水化合物和脂质的酶。这个专门隔间被称作“溶酶体”,相当于降解细胞成分的工作站。比利时科学家克里斯汀·德·迪夫(Christian de Duve)在1974年因为溶酶体的发现,被授予诺贝尔生理学或医学奖。

自噬现象及其分子机制

发表时间:2011-6-2 来源:《中外健康文摘》2011年第8期作者:刘杉珊李薇[导读] 自噬是真核细胞特有的普遍生命现象,在维持细胞自我稳态、促进细胞生存方面起重要作用。 刘杉珊李薇(吉林大学第一医院血液肿瘤中心吉林长春130021) 【中图分类号】R329 【文献标识码】A【文章编号】1672-5085 (2011)8-0448-04 【摘要】自噬是真核细胞特有的普遍生命现象,在维持细胞自我稳态、促进细胞生存方面起重要作用,广泛参与多种生理和病理过程。自噬与细胞卫士p53的关系密切,目前已成为肿瘤研究中的一个新热点。本文对自噬的概念、生物学特性、自噬过程及其信号调控、以及与p53的关系作以概述,同时简要概述了目前自噬的研究方法和检测方法并提出问题和展望,为进一步研究自噬奠定基础。 【关键词】自噬分子机制p53 近年来,自噬作为II型程序性细胞死亡,越来越成为除凋亡之外备受关注和研究的领域。目前自噬不仅被证实是一种细胞自我死亡的方式,同时也是一种细胞的自我保护机制,在肿瘤、老化和神经退化等细胞增殖和死亡紊乱疾病中发挥着重要的作用。因此通过对自噬的发生过程、分子机制、信号调控、及与细胞卫士P53之间关系的总结,为进一步研究其机制调控和临床应用奠定坚实的基础。 1 自噬的概念 自噬又称为II型程序性细胞死亡(type II programed cell death)是以胞质内出现双层膜结构包裹长寿命蛋白和细胞器的自噬体为特征的细胞“自我消化”的一系列生化过程。正常细胞内的物质主要有两种降解途径,一种通过蛋白酶体被降解,另一种是通过自噬作用。自噬主要降解细胞质的长寿命蛋白和一些细胞器的降解,这种降解有助于细胞内组分和细胞器的正常更新,而蛋白酶体主要降解胞内的短寿命蛋白[1]。 根据细胞内底物运送到溶酶体腔方式的不同,哺乳动物细胞可分为3种主要方式:大自噬(macroautophagy)、小自噬(microautophagy)和分子伴侣介导自噬(chaperone—mediated autophagy, CMA)。无论大自噬还是小自噬都可以选择性和非选择性吞噬大的物质,CMA为胞浆内蛋白结合到分子伴侣后转运到酶体腔中,被溶体酶消化。由于目前对大自噬及其在疾病发生的作用的研究日益增多,所以本综述着重介绍大自噬。 2 自噬的诱导

哺乳动物自噬研究方法

哺乳动物自噬研究方法 【摘要】 自噬涉及到许多的生理和病理过程,因此,我们越来越需要科学地准确认识,并且量化操控自噬的过程。但是,由于自噬涉及了许多动态复杂的过程,关于它的研究分析经常不正确。在本文中,我们探讨监控自噬以及调控自噬活性的各种方法,主要集中关注哺乳动物中的大自噬。 【简介】 过去的十年中,有大量的研究围绕一个基本的细胞生物学通路“自噬”(希腊语中意味自我吞噬)。一系列进化上保守的基因(最初在酵母中被鉴定)被发现是自噬过程中所必需的,这一发现使得科学家能够去发现大量的自噬的功能,如:维持自身平衡稳态、参与细胞发展和其他生理活动。此外,越来越多的证据证明自噬的失控可能与许多哺乳动物的疾病发生有关。因此,科学家们迫切需要能够准确的检测自噬和研究在不同生物学进程中的功能的方法,特别是在哺乳动物系统。 在哺乳动物自噬的研究历史中一直有两个主要的困扰。首先的挑战在于如何将“一个动态的进程”和“静态的测量”进行捕获,并且这个固有的局限性与基于这些测量作出的生物学推论相关。第二个挑战在于将“形式”与“功能”分离,并且避免在给定的生理条件下,基于自身检测到(或没有)导致的将生理功能归至自噬的这个常见陷阱。这两个挑战可能导致了在我们研究哺乳动物自噬功能的历史中的许多误解。例如,一些神经退行性和肌退化性疾病最初被认定的结果,至少一部分被认为是由于自噬的增加(基于显微镜下观察到通路中早期的中间产物的增加)。然而实际上,早期中间产物的蓄积在这些疾病中代表着后阶段自噬通路的阻滞。自噬的一个常见的形态特征是细胞的垂死状态,但这也被错误的认为是一种细胞死亡通路,然而,现在似乎已经很明确自噬的主要功能是帮助细胞抵抗各种“生死攸关”的应激条件并使细胞存活。 这些哺乳动物自噬研究中的历史挑战部分已经通过将阐述自噬分子机制的最新进展运用到新的自噬研究的方法被克服。因此,在过去的十年里,许多新的技术被发明,用于动态监控自噬和通过调控自噬来明确其在给定的细胞状态下的功能。本文的目的在于提供一个重要的关于目前可行的研究哺乳动物自噬的技术和这些技术在解释过程中的限制的概述。更多的各种技术的细节信息可以再其他综述中获得。 自噬的基础知识 自噬是一般用于描述细胞内物质包括细胞器到溶酶体中降解的过程。在自噬的三种类型中(大自噬、小自噬和分子伴侣介导的自噬),研究得最多的就是大自噬。分子伴侣介导的自噬是通过伴侣蛋白展开蛋白质,直接将细胞质蛋白转移,穿过溶酶体膜。小自噬涉及溶酶体膜表面的内陷提供一小部分细胞质进入溶酶体内腔。 大自噬(简称自噬)是本文主要关注的通路。这个通路从酵母到哺乳类都呈现保守,它是通过一些特定的细胞器(自噬体)介导的。在初始的诱导阶段,一个小的囊状的称作隔离膜或者延长的吞噬膜,随后封闭一部分细胞质,导致双层膜结构即自噬体的形成。然后自噬体的外膜融合至一个溶酶体(形成自噬溶酶体),导致所封闭的物质和自噬体的内膜共同降

高等教育研究方法现状及分析

高等教育研究方法现状及分析 【原文出处】中国高教研究 【原刊地名】京 【原刊期号】200401 【原刊页号】13~15 【分类号】G4 【分类名】高等教育 【复印期号】200403 【标题】高等教育研究方法现状及分析 【作者】徐辉/季诚钧 【作者简介】徐辉浙江师范大学校长; 季诚钧浙江师范大学发展与改革研究室主任,浙江金华321 004 【内容提要】对现行的高等教育研究方法作了分类与概念界定,从“定性与思辨”和“定量与实证”两个维度对高等教育研究方法使用情况作了统计,指出了高等教育研究方法中存在的问题,并对定性与定量、思辨与实证在高等教育研究中的价值作了讨论。以此为基础,进一步分析了高等教育研究方法的特性。 【摘要题】理论经纬 【关键词】高等教育/研究方法/思辨定性/实证定量 【正文】 一、高等教育研究方法分类与概念界定

高等教育是一个复杂的多层结构的开放系统,因此,作为对高等教育现象、问题及规律进行研究的研究方法也呈现出多种形态。比如,哲学思辨的方法、逻辑分析的方法、观察法、实验法、定性的方法、定量的方法、系统方法、数学方法等等。但对高等教育方法进行仔细辨析,我们发现,有关方法的分类尚没有一个比较清楚、统一的标准,许多方法分类也不符合“排他率”或“平行率”等逻辑关系。 当前,一些关于方法的新名词、新概念层出不穷,但其含义却不确定、指向不清晰。如“质的方法”、“行动研究”、“人种学方法”等等,新旧概念之间容易产生混淆,引起方法分类上的混乱。如有的学者把“质的方法”作为定性方法,而有的学者则认为定性方法与“质的方法”大异其曲。另外,每一种方法的背后又蕴藏着不同的认识论、方法论,如实证主义、解释主义、后现代主义等等。方法与方法论之间容易引起歧义,比如,有的人把实证的方法等同于实证主义,有的则主张实证与实证主义不尽相同。所以,要对目前高等教育研究方法现状进行分析,首先必须进行方法的分类及概念厘清。 按照科学研究方法的最基本的分类,高等教育研究方法可以从定性、定量、定性定量结合的维度加以划分。由于研究方法的不断发展与创新,目前学术界对定性研究、定量研究并没有公认的定义,一些学者也反对这一区分。目前理论界对定性研究与定量研究的定义更多的是从哲学层面上进行的区分与界定,而在研究实践中,方法的运用要复杂得多,也具体得多。另一种对方法常见的区分是思辨方法与实证方法,这也是科学研究中两种基本的研究范式。 本研究从研究者的研究方式与思维方式这一角度把高等教育研

自噬现象及其分子机制的研究进展

自噬现象及其分子机制的研究进展 发表时间:2011-06-02T10:04:12.903Z 来源:《中外健康文摘》2011年第8期作者:刘杉珊李薇 [导读] 自噬是真核细胞特有的普遍生命现象,在维持细胞自我稳态、促进细胞生存方面起重要作用。 刘杉珊李薇(吉林大学第一医院血液肿瘤中心吉林长春 130021) 【中图分类号】R329 【文献标识码】A【文章编号】1672-5085 (2011)8-0448-04 【摘要】自噬是真核细胞特有的普遍生命现象,在维持细胞自我稳态、促进细胞生存方面起重要作用,广泛参与多种生理和病理过程。自噬与细胞卫士p53的关系密切,目前已成为肿瘤研究中的一个新热点。本文对自噬的概念、生物学特性、自噬过程及其信号调控、以及与 p53的关系作以概述,同时简要概述了目前自噬的研究方法和检测方法并提出问题和展望,为进一步研究自噬奠定基础。 【关键词】自噬分子机制 p53 近年来,自噬作为II型程序性细胞死亡,越来越成为除凋亡之外备受关注和研究的领域。目前自噬不仅被证实是一种细胞自我死亡的方式,同时也是一种细胞的自我保护机制,在肿瘤、老化和神经退化等细胞增殖和死亡紊乱疾病中发挥着重要的作用。因此通过对自噬的发生过程、分子机制、信号调控、及与细胞卫士P53之间关系的总结,为进一步研究其机制调控和临床应用奠定坚实的基础。 1 自噬的概念 自噬又称为II型程序性细胞死亡(type II programed cell death)是以胞质内出现双层膜结构包裹长寿命蛋白和细胞器的自噬体为特征的细胞“自我消化”的一系列生化过程。正常细胞内的物质主要有两种降解途径,一种通过蛋白酶体被降解,另一种是通过自噬作用。自噬主要降解细胞质的长寿命蛋白和一些细胞器的降解,这种降解有助于细胞内组分和细胞器的正常更新,而蛋白酶体主要降解胞内的短寿命蛋白[1]。 根据细胞内底物运送到溶酶体腔方式的不同,哺乳动物细胞可分为3种主要方式:大自噬(macroautophagy)、小自噬(microautophagy)和分子伴侣介导自噬(chaperone—mediated autophagy, CMA)。无论大自噬还是小自噬都可以选择性和非选择性吞噬大的物质,CMA为胞浆内蛋白结合到分子伴侣后转运到酶体腔中,被溶体酶消化。由于目前对大自噬及其在疾病发生的作用的研究日益增多,所以本综述着重介绍大自噬。 2 自噬的诱导 当细胞受到饥饿、高温、低氧及荷尔蒙等外界刺激, 或细胞器的损坏、突变蛋白的积聚及微生物的侵袭等应激时, 可引起细胞自噬的发生。雷帕霉素靶点TOR蛋白激酶(target of rapamycin)作为细胞中氨基酸、ATP和激素的感受器, 是调控细胞生长的关键因子之一,其是细胞氮水平的负调节剂,参与自噬反应的调节[3]。研究表明, TOR对自噬反应的调节与细胞的营养条件有关,当营养充足时, 细胞中TOR被激活而抑制自噬,而当细胞处于饥饿状态时, TOR被抑制而促进自噬。在哺乳动物细胞中又有Tor蛋白,同时Tor蛋白也随着周围环境的改变来调节自噬但是调节机制要较酵母细胞复杂。在哺乳动物细胞中mTor的上游负调节有I型PI3K激酶,PDK1和AKt/PKB,而PTEN能拮抗PI3K而促进自噬。同时伴随着自噬的发生。TOR 的失活引起Atg结构的改变, 如Atg13p部分去磷酸化, 在营养充足时Atg13可高度磷酸化而不易于Atg1激酶结合从而抑制自噬发生。相反,在细胞处饥饿状态时Atg13可很快与Atg1结合,从而增加自噬。同时mTor可增强与Atg17p和Atg1p之间的相互作用,从而调节其激酶活性。 3 自噬过程 自噬其发生过程大致分为3个阶段:(1)在饥饿、氧化应激损伤等情况下,粗面内质网的非核糖体区域、高尔基体等来源的自噬体膜脱落形成杯状分隔膜,包绕在被降解物(如蛋白质降解产物,细胞器和核糖体等)周围[3,4] ;(2)分隔膜逐渐延伸,将要被降解的胞浆成分完全包绕形成双层膜自噬体;(3)自噬体通过细胞骨架微管系统运输至溶酶体,与之融合形成自噬溶酶体并降解其内成分,自噬体膜脱落再循环利用。因此自噬可被视为细胞的“回收工厂”,其不仅促进能量的利用同时转运无功能的蛋白和细胞器。而调节这个复杂的过程的分子水平有五个关键阶段[5]:(1)形成吞噬泡(2)Atg5-12复合物与Atg16L并且多聚化(3)LC3形成并且插入吞噬泡膜(4)包绕预被降解物(5)自噬体与溶酶体融合。 3.1吞噬泡的形成 酵母细胞的吞噬泡膜形成于PAS,而哺乳动物细胞吞噬泡膜来其于内质网[6,7],高尔基体[3,8,9]等,甚至可能在严密调控下来源于细胞核[10]。酵母细胞形成吞噬泡膜需要Atg1激酶与Atg13和Atg17复合物,该复合物可能通过跨膜蛋白Atg9补充脂质而促进吞噬泡膜的扩增[4,11]。这个过程可通过Tor激酶调节,其磷酸化Atg13从而阻止其与Atg1激酶作用[13]哺乳动物细胞吞噬泡的形成过程仍需要进一步研究。III型PI3K激酶,Vps34和Atg6/Beclin-1在哺乳动物细胞的吞噬泡形成和自噬的作用已经很好的认识。Vps34参与细胞膜的形成,但其需要与Beclin-1和其他调控蛋白来选择性的参与自噬过程[14]。PI3P在吞噬泡的延伸和不断补充Atg蛋白过程中起重要作用,Vps34与PI3K以PI为底物获得PI3P过程中,Vps34是十分重要的[15]。Vps34与Beclin-1作用可增加PI3P的水平。其他与Vps34与Beclin-1复合物结合促进自噬调节蛋白为UCRAG,BIF-1,Atg14L和AMBRA[16,17] ,或抑制自噬蛋白Rubicon, Bcl-2[18,19]. Beclin-1与Bcl-2结合可破坏Beclin-1与Vps34的作用,所以Beclin-1与Bcl-2,Bcl-XL作用与内质网可抑制自噬[21]。 3.2 Atg5-Atg12复合物形成 由Atg3、Atg5、Atg7、Atg10、Atgl2和LC3(Microtubule—associated protein 1 light chain 3,MAP1-LC3)参与组成的两条泛素样蛋白加工修饰过程,在Atg 12结合过程和LC3修饰过程起着至关重要的作用。有的两个泛素样蛋白系统参与形成Atg5-Atg12复合物和LC3, Atgl2首先由El样酶Atg 7活化,之后转运至E2样酶Atgl0,最后与Atg5结合,形成自噬体前体。Atg5-12复合物与Atg16L结合形成Atg5、Atgl2和Atgl6L 以复合物形式存在,这种结合一方面促进了自噬泡的伸展扩张,使之由开始的小囊泡样、杯样结构逐渐发展为半环状、环状结构;另一方面,Atg5复合物与自噬泡膜的结合还促进了LC3-向自噬泡的募集。Atg5-12复合物不依赖于自噬的作用,一旦自噬体形成,Atg5-Atgl2-Atgl6L复合物就脱离胞膜,使之Atg5-12复合物不是自噬的标志物。 3.3 LC3形成 第二条泛素样蛋白加工修饰过程参与LC3B 的形成,LC3B由哺乳动物细胞Atg8同源染色体编码。LC3B 被Atg4分解,生成LC3B-I,并暴露出其羧基末端的甘氨酸残基。同样LC3B-I也被E1样酶Atg7活化,转运至第二种E2样酶Atg3,并被修饰成膜结合形式LC3B-II。LC3B-II定位于前自噬体和自噬体,使之成为自噬体的标志分子。一旦自噬体与溶酶体融合,自噬体内的LC3II即被溶酶体中的水解酶降解。哺乳动物

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