1.2016年日本细胞生物学家大隅良典因发现细胞自噬的机制

细胞自噬是啥？解读大隅良典发现细胞自噬全过程本文为网易科学与果壳合作稿件2016年的诺贝尔生理学或医学奖，颁发给了日本科学家大隅良典，以奖励他在阐明细胞自噬（Autophagy，或称自体吞噬）的分子机制和生理功能上的开拓性研究。

大隅良典，1945年生于日本福冈县，1974年获东京大学博士学位。

太长不看版：自噬就是细胞降解回收自己零部件的过程这个过程能快速提供能量和材料用于应急还能用来对抗病原体、清除受损结构自噬机制的受损和帕金森病等老年疾病密切相关虽然人们早就知道自噬存在，但是只有在大隅良典的精巧实验之后，人们才意识到它的机制、懂得了它的重要性细胞自噬是什么？今年的诺贝尔生理学或医学奖表彰的成就是发现并阐释了细胞自噬的机理，而细胞自噬过程是细胞成分降解和回收利用的基础。

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”。

这一概念最早提出于20世纪60年代，当时研究者们首次观察到，细胞会胞内成分包裹在膜中形成囊状结构，并运输到一个负责回收利用的小隔间（名叫“溶酶体”）里，从而降解这些成分。

研究这种现象困难重重，人们对其一直所知甚少，直到20世纪90年代早期，大隅良典做了一系列精妙的实验。

在实验中，他利用面包酵母定位了细胞自噬的关键基因。

之后，他进一步阐释了酵母细胞自噬背后的机理，并证明人类细胞也遵循类似的巧妙机制。

大隅良典的发现是人类理解细胞如何循环利用自身物质的典范。

他的发现为理解诸多生化过程——例如适应饥饿以及对感染的免疫应答——中细胞自噬的重要性打开了一扇窗。

细胞自噬基因突变会导致疾病，在严重的疾病包括癌症以及神经系统疾病中都包含了细胞自噬过程。

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”（这种隔间的学名是细胞器），包含消化蛋白质，碳水化合物和脂质的酶。

诺贝尔⽣理学或医学奖:细胞⾃噬机理2019-06-032016年10⽉3⽇，瑞典卡罗林斯卡医学院诺贝尔⽣理学或医学奖委员会宣布，2016年诺贝尔⽣理学或医学奖授予⽇本科学家⼤隅良典，因为他发现了细胞⾃噬的机理。

⼤隅良典独⾃获得800万瑞典克朗（约合⼈民币625万元）奖⾦。

细胞⾃噬是什么？⾃噬是细胞内的⼀种“⾃⾷”现象。

细胞⾃噬已经被研究⼈员研究了60多年，⽬前的定义是，细胞⾃噬是指⽣物膜（⼤部分表现为双层膜，有时多层或单层）包裹部分细胞质和细胞内需要降解的细胞器、蛋⽩质等形成⾃噬体，并与内涵体形成⾃噬内涵体，最后与溶酶体融合形成⾃噬溶酶体，降解其所包裹的内容物，以实现细胞稳态和细胞器的更新。

通俗地讲，细胞⾃噬就是细胞的⾃我吞噬，通常发⽣在细胞或者机体缺乏能量、或受到环境胁迫，如缺乏氨基酸、缺氧的情况下，细胞⾥会产⽣双层膜结构，包裹⾃⼰的⼀部分细胞器，运送到溶酶体进⾏降解。

⾃噬的出现是因为细胞在新陈代谢过程中会不断产⽣受损伤的细胞器，如受损的线粒体、蛋⽩质聚合体等，这就需要细胞清理它们。

通过⾃噬作⽤，组织和细胞对⾃⾝不断地清理，以保持细胞的稳态平衡。

这个作⽤有点像⼈⽤吸尘器清洁卫⽣，⽤以吸收室内各种脏东西，从⽽保持室内清洁和⼲净。

⾃噬这个单词源于希腊语，希腊语单词前缀auto意为“⾃我”，另⼀个希腊语单词phagein意为“吞⾷”，⼆者组合成⼀个词就是⾃我吞噬。

最早研究细胞⾃噬并提出这⼀概念的并⾮⼤隅良典，⽽是⽐利时科学家杜夫。

他在20世纪50年代通过电镜观察细胞的内部情况时，发现了溶酶体，是细胞内的⼀种细胞器，其功能是处理细胞摄⼊的营养物质并分解较⼤的颗粒。

与此同时，他也发现了⾃噬现象，并且在1963年溶酶体国际会议上⾸先提出了“⾃噬”的概念。

因此，他和他的同事、电⼦显微镜专家克洛德和帕拉迪分享了1974年诺贝尔⽣理学或医学奖。

细胞中有三种类型的⾃噬：⼤⾃噬、⼩⾃噬和伴侣介导的⾃噬。

⼤⾃噬始于杯状双层隔离膜的形成（也称为⾃噬膜或隔离膜）。

2016年诺贝尔医学生理学奖2016年诺贝尔医学生理学奖（Nobel Prize in Physiology or Medicine 2016）授予了三位科学家，分别为日本科学家大隅良典（Yoshinori Ohsumi），以及英国科学家杨振宁（Yoshinori Ohsumi）和大卫·J·索尔特斯（David J. Thouless）。

大隅良典获奖的原因是因为他对“自噬过程（autophagy）”的研究做出了突出贡献。

他发现了自噬现象，这是细胞自身通过将不必要或损坏的细胞器进行吞噬并分解来维持自身稳态的一种机制。

自噬过程在细胞生长、发育、免疫应答以及维持细胞内稳态等方面起着重要作用。

大隅的研究成果对于理解多种重大疾病，如癌症和神经退行性疾病的发生机制具有重要意义。

杨振宁和大卫·J·索尔特斯共同获奖的原因是他们的发现在物理学的拓扑概念应用于凝聚态物质中。

他们提出了一种新的拓扑相变理论，并在其中预测了令人兴奋的和新颖的现象。

拓扑相变是一种在凝聚态物质中观察到的奇特现象，这使得电子和原子能够以非常特殊的方式移动。

理解这些现象对于解释凝聚态物质（如超导体和超流体）中的力学行为具有重要意义。

大隅良典在1980年代开始了对自噬现象的探索。

他首先用酵母菌作为模型生物来研究自噬过程，并发现了大量参与自噬的基因和蛋白。

他发现了自噬营养缺乏条件下的活化过程，且分离了自噬小体的形成。

大隅的发现对于深入理解自噬过程的调控机制以及其在疾病中的作用具有重要意义。

自噬过程不仅能够清除细胞内的垃圾，还能够在高度胁迫环境中提供能量和资源，从而帮助细胞在应激条件下生存。

这对于理解许多代谢性疾病、神经退行性疾病和癌症的发生机制具有重要意义。

杨振宁和大卫·J·索尔特斯的研究突破了物理学界的常规思维模式，并为越来越多的科学家进一步研究凝聚态物质中的拓扑现象提供了基础。

他们的发现揭示了凝聚态物质中奇异拓扑态的存在，并对实际应用产生了深远的影响。

Cell综述丨十年之后的升级版——细胞自噬与疾病2016年日本科学家大隅良典（Yoshinori Ohsumi）独获诺贝尔生理或医学奖，获奖理由是在细胞自噬（autophagy）领域所做出的杰出贡献。

自从细胞自噬（该概念并非大隅良典首创）这一概念被提出以后，至今已经有将近40000篇文章与其有关。

细胞自噬，是细胞内容物（Cargo）被运输到溶酶体并降解的过程，在正常情况下可以清除细胞内功能异常的蛋白、器官以及微生物。

这一过程对维持细胞、组织以及器官的稳态至关重要。

细胞自噬受到自噬相关基因（autophagy-related genes, ATG）的严密调控，当这些基因发生突变会诱发一系列疾病包括神经退行性疾病、炎症甚至癌症。

那么这些ATG都具有什么样的功能以及与疾病的关系是怎样的？早在2008年，细胞自噬与凋亡领域的两位资深学者Beth Levine就与Guido Kroemer合作在Cell上发表了一篇题为Autophagy in the Pathogenesis of Disease的综述，目前该论文被引次数超过5000次，是自噬领域中的经典综述论文。

如今十年过去了，自噬相关领域的论文又增加了3.3万篇，2016年的诺贝尔生理或医学奖也授予了该领域，相关研究进展已经发生了巨大的变化和进步。

2019年新年伊始，Beth Levine与Guido Kroemer合作在Cell上发表了一篇题为Biological Functions of Autophagy Genes: A Disease Perspective的综述【1】，总结了这十年来细胞自噬相关基因功能方面的研究。

根据文章总结，ATG及相关蛋白的功能可以简单的分为七类：（1）参与自噬溶酶体降解【2】；（2）参与细胞吞噬【3】；（3）参与蛋白分泌【4】（非传统的蛋白分泌方式）；（4）参与颗粒分泌【5】，如抗细菌多肽，Cathepsin K；（5）参与外泌体分泌【6】；（6）参与代谢过程中的retromer转运【7】；（7）参与诸如免疫、细胞死亡、细胞周期，维持细胞内稳态，干细胞干性【8】等。

拿下诺奖的“细胞自噬”到底有啥用？2016年的诺贝尔生理学或医学奖授予日本科学家大隅良典，因为他发现了细胞自噬的机制。

细胞自噬是什么？在进一步揭示生命奥秘方面究竟有何作用？细胞懂得“自我救赎”细胞自噬机制，对于生物、医学圈之外的人们来说，可能是一个相对陌生的名词。

自噬,字面意思就是“将自己吃掉”。

不过，细胞自噬可不是简单的细胞自杀或细胞凋亡。

细胞自杀是一种不可逆的死亡机制，而细胞自噬是一种生存机制，两者不可相提并论。

前者是细胞自身遭遇巨大伤害后的自我放弃，保护其他细胞免于伤害。

后者是细胞在逆境中通过消化一些自身多余东西进而自救的一种措施，旨在维持基本生命活动，更形象地说，这是一种细胞的“自我救赎”。

细胞自噬已经被研究了50多年，最早研究细胞自噬并提出这一概念的是比利时的科学家杜夫。

他在20世纪50年代通过电子显微镜观察细胞的内部情况时，发现溶酶体是细胞内的一种细胞器，其功能是处理细胞摄入的营养物质并分解较大的颗粒。

与此同时，他也发现了自噬现象，并且在1963年溶酶体国际会议上首先提出了“自噬”的概念。

因此，他和他的同事、电子显微镜专家克洛德、帕拉迪分享了1974年诺贝尔生理学或医学奖。

细胞自噬通常发生在细胞或者机体缺乏能量、受到环境胁迫之时，如在缺乏氨基酸、缺氧的情况下，细胞里会产生双层膜结构，包裹自己的一部分细胞质运送到溶酶体进行降解。

自噬的出现是因为细胞在新陈代谢过程中，会不断产生受损伤的细胞器，如受损的线粒体、蛋白质聚合体等，这就需要细胞清理它们。

通过自噬作用，组织和细胞对自身不断地清理，以保持细胞的稳态平衡，这个作用有点像人用吸尘器清洁卫生。

细胞自噬，是把细胞内“坏掉”的一些成分进行“清道夫”式的清除，是细胞内一些成分和结构更新的正常途径。

细胞自噬与细胞自杀或细胞凋亡有相似处，也相辅相成，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，它们之间是如何转换和协调的目前还不清楚。

细胞凋亡和细胞自噬是细胞生物学最热门的研究领域。