分子伴侣介导的自噬与肿瘤的关系及前景展望
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自噬与肿瘤的关系及抗肿瘤药物自噬是将细胞内受损、变性或衰老的蛋白质以及细胞器运输到溶酶体进行消化降解的过程.正常生理情况下,细胞自噬利于细胞保持自稳状态;在发生应激时,细胞自噬防止有毒或致癌的损伤蛋白质和细胞器的累积,抑制细胞癌变;然而肿瘤一旦形成,细胞自噬为癌细胞提供更丰富的营养,促进肿瘤生长.因此,在肿瘤发生发展的过程中,细胞自噬的作用具有两面性.对于细胞自噬和肿瘤发生之间的关系有待深入的研究,这将会有助于人类更好地认识并最终攻克肿瘤。
标签:肿瘤,自噬,抗肿瘤药物Abstract:Autophagy is the major intracellular degradation system by which cytoplasmic materials (denatured protein,damaged organelles)are delivered to and degraded in the lysosome to maintain homeostasis. Once carcinogenesis rising up,autophagy would be also employed by cancer cells. Autophagy plays an important role in cancer cells– both in protecting against cancer as well as potentially contributing to the growth of cancer. However,autophagy can also contribute to cancer by promoting survival of tumor cells that have been starved. The relationship between autophagy and tumorigenesis need to be further researched,which will help humanity better understand and ultimately overcome the cancers.Keywords:Tumor,Autophagy,Anti-tumor drug1 细胞自噬的概念1.1 自噬的基本概念传统的细胞死亡方式分类包括细胞坏死和细胞凋亡2种,后者又称为程序性细胞死亡,而新近的研究发现,除坏死和凋亡之外还存在其他细胞死亡方式,例如自噬[1] 。
自噬及其在肿瘤发生发展中作用的研究进展自噬是通过溶酶体途径,降解并循环利用受损的细胞器和大分子蛋白,从而维持细胞稳态的分解代谢过程。
这一过程与包括肿瘤在内的多种疾病有着极其密切的关系。
最新研究表明,在肿瘤不同的发生发展阶段,自噬可能发挥着正反两方面的作用,而在不同的肿瘤中,自噬所发挥的作用也不尽相同。
因此,自噬在肿瘤发生发展中的具体作用机制正在成为研究热点,对促进肿瘤的临床治疗也有一定的指导意义。
本文就自噬及其在肿瘤发生发展中作用的研究进展做一综述。
标签:自噬;肿瘤;调控机制;信号通路自噬是通过溶酶体途径降解并循环利用受损的细胞器和大分子蛋白以维持细胞稳态的分解代谢过程。
这一过程与包括肿瘤在内的多种疾病有着极其密切的关系。
最新研究表明,在肿瘤发生发展的不同阶段以及不同种类的肿瘤中,自噬的作用可能截然相反。
因此,对自噬与肿瘤发生发展中的相互关系和具体机制进行深入研究极为重要,对促进肿瘤的临床治疗也有一定的指导意义。
1 自噬1.1 自噬发生的基本过程细胞自噬(autophagy)是作为细胞器和大分子蛋白降解的主要途径和细胞内重要物质的分解代谢过程,广泛存在于真核细胞中[1]。
自噬是实现细胞内物质的循环再利用,维持细胞稳态方面的重要途径。
其发生时自噬泡(autophagosome)先对受损的细胞器或错误蛋白进行包裹,之后和溶酶体(lysosome)发生融合,在溶酶体酸性水解酶的作用下分解代谢为氨基酸等生物分子而被细胞重新利用[2]。
因此无论是病态细胞还是正常细胞,维持一种基础的、较低水平的自噬活性非常重要。
1.2 自噬的分类自噬根据其底物进入溶酶体的途径可以分为,微自噬(microautophagy)、巨自噬(macroautophagy)和分子伴侣介导的自噬(chaperone medited autophagy,CMA),其中CMA途径降解的底物必须是可溶性的蛋白,而前两者对底物无选择性[3]。
通常所说的“细胞自噬”或者“自噬”一般指巨自噬,本文中所提到的自噬也是巨自噬。
细胞自噬对肿瘤细胞生长调控的影响人们习惯将细胞自噬当作细胞的一种无害的代谢过程。
其实,它是自身保护机制下,清除细胞内过多或异常内质网、线粒体等细胞组分,实现生物体代谢平衡的基本方式之一。
而不幸的是,许多肿瘤细胞正是利用这种自噬过程进行生长调控,并在阻碍自噬继续进行时,顺利逃避机体的清理浊化,从而迅速增殖。
一、什么是细胞自噬细胞自噬是一种原代质袋-溶酶体系统涉及的草根的、自我调整的物质循环途径,可以分解各种变质、异常、超时的蛋白质、膜类化合物和内源性代谢产物,以完成细胞自我平衡和内在新陈代谢的调整。
此过程基于一系列途径进行,并涉及蛋白质的适应性变化、核苷酸的代谢降解、组蛋白修饰和表观调控等多种方式。
自噬与细胞分化、凋亡、轴突的发生和突触分化、神经信号传递等多个方面息息相关。
二、肿瘤细胞与自噬的复杂关系当肿瘤细胞中遇到自噬时,内水平的分子调控机制抑制自噬可能发生任何的精细调节机制,导致工作的老化和分化不全。
如果肿瘤细胞不能完成巨噬细胞的清除,他们通过自噬释放成为可溶性因子,成为肿瘤细胞克隆的内在部分。
在上面这些过程中,类似抗私有化的恢复性自我修复机制也可能会参与其中。
自噬和细胞凋亡有密切的关联,是一种在肿瘤细胞中常常出现的现象。
对于癌细胞来讲,细胞自噬是一种把自己和环境分开的生存机制.在细胞自噬过程中,常会出现不适量的蛋白降解或一些活性物质的释放,导致细胞生长和细胞生存的环境变化。
三、如何将细胞自噬作为肿瘤细胞的药物靶点在肿瘤治疗中,研究自噬对肿瘤细胞生长调控的影响,发现自噬对肿瘤细胞具有重要的调控作用。
一方面,细胞自噬可以通过减少细胞对营养物质和能源的需求,限制肿瘤细胞的生长和生存。
同时,在肿瘤治疗时,可以通过调节自噬通路来提高其治疗效果。
根据细胞自噬机制的不同,针对不同自噬通路的药物研究也在不断进行。
例如,一些自噬抑制剂可以阻碍细胞自噬过程的进行,从而抑制肿瘤细胞的生长和分化。
另外,对于一些抗肿瘤药物,例如S-1、紫杉醇等,研究也发现其抑制肿瘤细胞生长的机制也和肿瘤细胞自噬的机制密切相关。
·158·自噬参与肿瘤上皮间质转化的研究进展盛柏祥 浙江大学医学院附属第四医院 浙江义乌 322000摘 要:自噬和上皮-间质转化((epithelial-mesenchymal…transition,EMT)均参与癌症的发生发展,自噬可使肿瘤细胞更适应周围环境,EMT使肿瘤细胞失去上皮细胞的表现并获得间充质细胞细胞特征,因此具有更强的入侵和迁移能力。
这与其对EMT的作用密切相关。
但是,不同环境下不同肿瘤细胞诱导的自噬对EMT的影响不同,本文就自噬在肿瘤EMT中的研究进展阐述如下。
关键词:自噬 肿瘤 上皮间质转化 分子机制自噬分为大自噬,小自噬和伴侣介导的自噬(CMA)三种。
在正常情况下,自噬通过消除衰老损坏的细胞成分来保护细胞和组织,这对于静止的终末分化细胞特别重要。
饥饿条件中,其将分解衰老的细胞成分,提供营养,从而维持存活。
自噬缺陷可能肝炎,神经退行性疾病相关。
肿瘤细胞大多处于资源相对缺乏的环境中,其对于调节肿瘤细胞代谢非常重要。
自噬与肿瘤的发生和发展密切相关,但是究竟是保护作用还是驱动作用仍存在很大争议。
一般认为,在肿瘤发展的早期,自噬具有抑癌作用。
在已经形成的肿瘤中,肿瘤发生的EMT与肿瘤侵袭、转移关系密切,有研究认为肿瘤的EMT与肿瘤自噬相关。
1自噬的分类根据底物的降解途径不同,自噬可分为大自噬、小自噬、分子伴侣介导自噬。
其中大自噬研究更多。
自噬体的形成是巨噬细胞的显着特征,在应激因素的刺激下,内质形成纯净的双层膜,其延伸到外周。
这个过程是前体的形成。
自噬前体封装降解的底物(可溶性蛋白,细胞器等),此过程是自噬体的形成。
最后,自噬体与溶酶体结合形成自噬体,然后降低溶解底物以提供细胞存活所需的物质;小自噬薄膜包裹基材的直接变形是其独特之处在于小自噬可分为非选择性小自噬,选择性小自噬和内体小自噬。
自噬可由细胞内或环境压力刺激,包括营养缺乏,缺氧、和受损的细胞器等,通常,完整的大自噬过程分为以下几个阶段:诱导,囊泡成核、囊泡伸长、对接以及融合、降解和回收利用。
细胞自噬在肿瘤治疗中的作用及机制肿瘤治疗一直是临床医学研究的热点,近年来细胞自噬作为新的治疗靶点受到了广泛的关注。
细胞自噬是一种细胞内自我降解的过程,可以清除细胞内损伤的蛋白质和细胞器,维持细胞的稳态。
然而,在某些条件下,自噬可以促进肿瘤的发生和发展。
因此,利用自噬的特点,干预其发生和发展,对于肿瘤治疗具有非常重要的意义。
1. 细胞自噬在肿瘤中的作用及机制细胞自噬在肿瘤发生和发展中起到了不同的作用。
在早期肿瘤的发生阶段,自噬通常发挥消除损伤的细胞和保持细胞稳态的作用。
然而,在肿瘤进展到后期时,往往会导致细胞自噬的过度激活,从而促进肿瘤的生长和扩散。
这是因为细胞自噬会导致损伤DNA和细胞周期的异常,从而诱发肿瘤的发生和发展。
细胞自噬的机制复杂,其主要包括自噬酶体的形成和运输、自噬前体的选择,以及自噬酶体的吞噬和降解过程。
其中,自噬酶体的形成和运输是最关键的步骤。
在细胞中,自噬酶体的形成和运输需要一系列的ATP酶的参与,如Atg4、Atg5和Atg7等。
这些ATP酶的参与使得三次空穴复合体的形成得以进行,从而进一步促进自噬酶体的形成和运输。
自噬酶体形成和运输的过程中,还涉及到一些特殊的蛋白质,如LC3和p62等。
这些特殊的蛋白质在自噬酶体的形成和运输过程中起到了至关重要的作用。
2. 细胞自噬在肿瘤治疗中的应用由于细胞自噬在肿瘤治疗中起到了不同的作用,因此,针对自噬的干预成为了治疗肿瘤的重要手段之一。
首先,阻断细胞自噬的相关信号通路是治疗肿瘤的一个有效策略。
在肿瘤发生和发展的过程中,往往有多种因素可以导致自噬的过度激活。
针对这种情况,可以选择特定的自噬信号通路进行干预,从而抑制肿瘤的细胞生长和扩散。
例如,靶向蛋白激酶MTOR的抑制剂Rapamycin可以促进细胞自噬的过度激活,从而抑制肿瘤的生长和扩散。
其次,利用自噬诱导剂可以促进肿瘤细胞的死亡。
在某些情况下,通过诱导肿瘤细胞的自噬过度激活,可以导致其死亡。
细胞自噬在肿瘤治疗中的应用在癌症治疗中,细胞自噬是一种新兴而重要的治疗方案。
它是一种细胞内部自我分解物质的过程,通常出现在细胞被饥饿或遭受胁迫时。
细胞自噬是一种高度保守的生物进化过程,在哺乳动物中被广泛研究。
它基于细胞内部的自噬体,通过产生的内部膜体系来将细胞的自身代谢物进行吞噬、分解和回收利用。
在细胞的生命周期中,细胞自噬扮演着重要的角色,为细胞提供了维持代谢平衡的主要途径。
然而,在生物体内,细胞自噬的不正常激活可能导致肿瘤的发生和进展。
在某些情况下,细胞自噬可能会促进肿瘤细胞的存活,进而导致肿瘤的发生和扩散。
然而,在一些情况下,细胞自噬可能会抑制肿瘤的生长和扩散,这种反常现象表明细胞自噬机制在肿瘤发生和进展中扮演着复杂的角色。
现已证实在某些情况下,治疗方法中结合利用细胞自噬过程能对患者的治疗效果产生积极影响。
研究人员利用细胞自噬机制抑制癌细胞繁殖的原理,开发出许多新型的治疗药物。
这些药物是通过在体内诱导细胞自噬从而使病人的癌细胞衰竭。
这类治疗方法不仅能够阻止肿瘤细胞的生长,进而控制癌症的生长,还能更好的减轻患者身体的负担,加速治疗。
此外,细胞自噬在癌症治疗中的应用和普遍意义上的药物治疗有所区别。
普遍意义上的药物治疗通常是广谱性的,具有毒性很大,几乎同时摧毁癌细胞和正常细胞,对患者的身体造成伤害。
与普遍意义的治疗方案不同的是,利用细胞自噬的治疗方法主要针对癌细胞,从而减轻患者身体的负担。
细胞自噬在肿瘤治疗中的应用也面临着一系列的挑战和困难。
首先,目前尚未找到显著有效的靶向药物,使得治疗过程中发生毒副作用的概率高。
其次,由于癌症的复杂性,不同的患者和肿瘤也存在巨大差异,需要针对性的治疗方案。
因此,目前还需要更多与临床实践紧密结合的研究来推进这项治疗技术的发展。
总之,细胞自噬在肿瘤治疗中的应用具有广泛的潜力和前景。
随着医学技术的不断进步,细胞自噬技术对于治疗癌症的作用将会更为明显。
我们有理由相信,在不久的将来,细胞自噬治疗将成为肿瘤治疗领域的一个重要话题,为肿瘤的治疗做出更大的贡献。
细胞自噬与肿瘤发展的关系肿瘤是一种严重威胁人类健康的疾病。
目前,许多研究表明,细胞自噬在肿瘤的发展中起着至关重要的作用。
一、什么是细胞自噬?细胞自噬是指细胞通过识别、吞噬和降解包括蛋白质、细胞器或整个细胞的过程。
它是一种重要的细胞代谢过程,能够使细胞在饥饿和其他应激条件下维持生命活动。
同时,细胞自噬还可以识别和降解异常蛋白,维持细胞内环境的稳定。
二、细胞自噬与肿瘤的关系细胞自噬在肿瘤的发生和发展中起着至关重要的作用。
许多研究表明,细胞自噬可以识别和降解肿瘤细胞中的异常蛋白和细胞器,从而减轻异常蛋白和细胞器在细胞内积聚的负面影响。
此外,细胞自噬还可以通过清除老化的细胞和细胞内垃圾,减少肿瘤细胞的出现。
然而,在肿瘤细胞的某些阶段,细胞自噬反而会促进肿瘤的发展。
有研究表明,肿瘤细胞在生长过程中会产生大量的乳酸,而这些乳酸可以促进细胞自噬。
同时,肿瘤细胞还会通过细胞自噬清除受损细胞器,从而增加肿瘤细胞的存活能力。
三、如何利用细胞自噬治疗肿瘤?针对细胞自噬在肿瘤中的双重作用,研究人员正在积极探索使用细胞自噬治疗肿瘤的方法。
一种方法是利用细胞自噬途径抑制肿瘤细胞的生长。
研究表明,一些药物可以抑制肿瘤细胞中的细胞自噬,从而诱导肿瘤细胞凋亡。
另一种方法是利用细胞自噬途径促进肿瘤细胞的死亡。
该方法通过促进肿瘤细胞自身的细胞自噬,使之死亡。
本方法需要结合其他治疗手段使用,如化疗,以产生更好的效果。
四、为什么细胞自噬仍然面临挑战?目前,细胞自噬治疗肿瘤仍面临挑战。
首先,细胞自噬的调节机制仍然不清楚。
其次,细胞自噬在肿瘤中的作用机制仍未得到彻底的研究。
最后,现有的治疗方法需要进一步改进和完善,以提高治疗效果。
综上所述,细胞自噬在肿瘤的发展中发挥着重要的作用。
通过探索细胞自噬的机制,研究人员可以更好地理解肿瘤的发展机制,并找到更好地治疗肿瘤的方法。
响[J]畅中国中西医结合杂志,2012,32(2):253‐256.[42]莫汉有,王丽芳,周润华,等.青蒿琥酯对佐剂性关节炎大鼠血IL‐17、MMP‐3及MMP‐9的影响[J]畅重庆医学,2011,40(7):628‐630.[43]侯晓强,崔向军,潘蕾.青蒿琥酯对胶原诱导性关节炎大鼠滑膜细胞周期及细胞形态的影响[J]畅四川中医,2009,27(6):13‐14.[44]张长城,潘蕾,崔向军.青蒿琥酯对胶原诱导性关节炎大鼠滑膜细胞增殖及TNF‐α和IL‐1β分泌的影响[J]畅广东医学,2009,30(7):1048‐1049.[45]马超,朴惠善.白花蛇舌草的研究进展[J]畅时珍国医国药,2006,2(17):269‐270.[46]张良,邢国胜,白人骁.白花蛇舌草对类风湿关节炎滑膜细胞增殖的影响[J]畅江西中医药,2008,5(1):64.[47]解雪峰,李俊,陈镇,等.野菊花总黄酮对佐剂性关节炎大鼠滑膜细胞的凋亡诱导作用[J]畅中国中药杂志,2008,33(23):2838‐2841.[48]陈晓宇,李俊,程文明,等.野菊花总黄酮对佐剂性关节炎大鼠滑膜细胞超微结构及分泌功能的影响[J]畅解剖学杂志,2008,31(4):504‐507.[49]陈晓宇,李俊,解雪峰,等.野菊花总黄酮诱导佐剂性关节炎大鼠滑膜细胞凋亡[J]畅解剖学报,2007,38(5):569‐571.(收稿日期:2014‐04‐16) 作者单位:110001沈阳,中国医科大学分子伴侣介导的自噬与肿瘤的关系及前景展望解世洋 自噬作为一种介导溶酶体中胞质蛋白和细胞器降解的分解过程,对于细胞应对各种外界刺激和维持稳态至关重要[1]。
在正常条件下,细胞正是通过蛋白生成与降解之间协调的平衡来维持自身稳态并持续更新细胞内的蛋白质组和细胞器。
事实上,无论是基于对动物模型亦或是特定病理条件的研究,都表明自噬系统失常会导致不正常蛋白的显著堆积和细胞器的明显缺陷,从而导致细胞功能失常甚至于细胞死亡。
而这也解释了为何自噬会参与到诸如细胞生长、分化、发展以及细胞对外来异物的抵抗等过程中[2]。
根据胞质蛋白被运送进入溶酶体方式的不同,自噬被划分为大自噬、小自噬以及分子伴侣介导的自噬(CMA)3种形式。
而近年来,CMA逐渐引起了研究者们越来越多的关注,CMA的分子机制以及其在肿瘤发生发展中所扮演的角色成为了关注的重点,而基于抑制肿瘤细胞CMA途径的实验研究则为未来的抗肿瘤治疗指明了一个崭新的方向。
1 自噬的定义与分类自噬是细胞消化掉自身的一部分,是细胞内的物质成分利用溶酶体被降解过程的统称,它是真核细胞所特有的。
自噬是细胞对内外界环境压力的一种反应,在某些情况下自噬还可以导致细胞死亡,被认为是区别于细胞凋亡(Ⅰ型程序性死亡)的另一种细胞程序性死亡形式(Ⅱ型程序性死亡)。
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。
而由于这些来自细胞内外的诱发因素长期存在,因此,细胞保持了一种很低的、基础的自噬活性以维持自稳。
所以说自噬是广泛存在于真核细胞中的生命现象,是生物在其发育、老化过程中都存在的一个清除自身多余或受损细胞器的共同机制。
生命体借此维持蛋白代谢平衡及细胞环境稳定,这一过程在细胞清除废物、结构重建、生长发育中起重要作用[3]。
根据细胞内底物运送到溶酶体腔内方式的不同,自噬可分为3种主要方式:大自噬(macroauto‐phagy)、小自噬(microautophagy)和CMA。
大自噬是最具有特征的自噬过程并且可能也是细胞内最普遍的溶酶体降解方式。
在大自噬中通过自噬体(autophagosome)与溶酶体(lysosome)的融合,底物蛋白进入溶酶体腔并被溶酶体中的酶水解,这种吞噬了细胞内成分的溶酶体被称为自噬溶酶体(autophagosome)[3]。
相比之下,小自噬则是直接通过溶酶体膜的直接内陷,包裹吞噬细胞质中的底物。
大、小自噬均可以通过选择或者非选择机制来吞饮大的细胞结构[4]。
而CMA又区别于其他自噬途径,是一种独特的具有选择性的细胞自噬机制。
事实上,将CMA与其他2种自噬区别开来的正是其特有的通过胞质中的分子伴侣对底物蛋白的选择作用。
因此,在CMA中,底物蛋白并不是通过“吞饮”方式,而是通过溶酶体膜上的受体进入溶酶体。
2 CMA的概念与CMA的过程CMA是一种独特的选择性自噬,在这一过程中,胞质蛋白接连通过膜受体到达溶酶体内部进行降解。
与其他通过团块的吞饮来进行的自噬不同,CMA对于底物有极强的选择性,因此,这条通路只能降解特定的可溶胞质蛋白[5]。
CMA在许多种类的细胞中都保持基本活性,但是,如同大自噬一样,CMA在受到外界诸如营养方面的刺激和细胞应激所导致的蛋白质受损时才会被最大程度地激活[6]。
除了涉及到稳态的维持和细胞对于外界刺激的反应,这条自噬途径也承担着特殊的功能,例如新近研究提出的CMA参与抗原呈递过程[7]。
同时,不正常的CMA功能也是绝大多数种类的细胞和组织老化细胞器的显著特征[6]。
正如前文描述的,CMA中最富特色的标志性事物就是对于需要降解的胞质蛋白的选择性定位以及运送底物蛋白穿越溶酶体膜运送到溶酶体腔的过程[8]。
2.1 CMA底物蛋白及识别模体:所有的CMA底物蛋白的氨基酸中都含有一个共同的类似于KFERQ的五肽序列,这个共同的五肽序列被称为CMA识别模体[9]。
KFERQ序列是在最初被确定的CMA底物RNaseA中被发现的。
所有的CMA底物蛋白上相似的五肽识别模体中的氨基酸序列都遵循着相同的特点。
这个五肽模体被证实对于底物蛋白的定位以及之后底物蛋白在溶酶体中的降解都是必要的。
事实上,识别模体在一个蛋白中的出现并不代表这个蛋白一定会通过CMA途径进行降解。
通常,当蛋白被适当折叠时,识别模体会隐藏在蛋白核心中,只有当蛋白部分展开时,模体才会暴露出来[8]。
在其他蛋白中,识别模体位于亚基之间的交叉区域中,所以多余的未组装的蛋白就可以通过CMA途径消除。
虽然有些胞质蛋白拥有多个CMA识别模体,然而实验研究表明多模体并不会增加底物蛋白与分子伴侣的亲和性,也不会增加其通过CMA途径降解的速率。
据氨基酸序列分析和亲缘性分离实验估计,约有30%的胞质蛋白是CMA降解途径的潜在底物[9]。
然而,这个数量很可能被低估了。
因为特定的翻译后的例如去氨基化、磷酸化、甲基化等修饰可以导致一个四氨基酸序列的电荷丢失[5]。
这种翻译后的修饰对于分子伴侣与底物蛋白相互识别的改变可能增加了受CMA调控的蛋白的数量。
2.2 胞质和溶酶体分子伴侣复合体:底物蛋白中的KFERQ序列是被一群分子伴侣和辅陪伴分子所识别的。
其中占主导地位的是70000的同源热休克蛋白(HSC70)[10]。
HSC70不仅可以通过与CMA受体联系将底物蛋白定位到溶酶体膜上,还可以帮助底物蛋白展开[11]。
这对于蛋白质转运穿过溶酶体膜至关重要。
此外,HSC70也参与调节转运复合体组装与去组装的动力学变化。
与HSC70相关的辅陪伴分子则调节HSC70的活性或者本身作为分子伴侣发挥作用。
40000的热休克蛋白(HSC40)刺激HSC70三磷酸腺苷(ATP)酶的活性并导致HSC70结合与释放底物蛋白的能力增强[12]。
HSC70相关蛋白(HIP)可以催化HSC70,HSC40以及蛋白底物的组装与结合[13]。
90000的热休克蛋白则可以组织未折叠的蛋白聚集并且可以重新折叠未折叠蛋白质[14]。
HSC70‐HSP90联合蛋白(HOP)起到连接HSC70与HSP90的作用。
除了胞质中的分子伴侣复合体,溶酶体腔中的HSC70同样在CMA过程中发挥着重要作用。
溶酶体腔中的HSC70(LYS‐HSC70)并不伴随有其他分子伴侣[15]。
LYS‐HSC70是细胞溶酶体执行CMA功能的明确特征。
事实上,在诸如饥饿和氧化刺激的条件下,使得CMA途径需要最大限度活化时,含有LYS‐HSC70的溶酶体以及单个溶酶体中含有LYS‐HSC70的数量都会增加。
例如,在小鼠肝脏中,正常喂养情况下拥有CMA能力的溶酶体比例约为20%~30%。
饥饿3d之后这一数据达到了60%~80%[16]。
此外,4种同工型HSC70中只有最具有酸性的那种会出现在溶酶体内部[15]。
这种现象可能是由于虽然所有同工型HSC70以及复合体中的其他分子伴侣都进入了溶酶体内(比如通过大自噬的方式),但是只有最具有酸性的HSC70同工型能够稳定存在于环境中。
LYS‐HSC70可能通过CMA途径进入溶酶体[8]。
既然蛋白在转运入溶酶体之前需要先行展开,那么其他分子伴侣就不太可能同HSC70一同转运进入溶酶体。
另一种可能则是所有同工型的HSC70都进入了溶酶体,但是更富碱性的同工型被修饰成为具有酸性的同工型[15]。
另一个同时存在于溶酶体膜两侧的分子伴侣是90000的热休克蛋白(HSP90)。
在溶酶体膜胞质面部分的HSP90被推测参与底物蛋白的展开[11]。
这一推测还需进一步的实验证明。
接近半数的HSP90在溶酶体腔侧的膜上形成多聚体结构来维持转运复合体的稳定。
2.3 LAMP‐2A转运复合体:当底物‐分子伴侣复合体结合到达溶酶体膜表面时底物蛋白会展开并被转运进溶酶体腔。
而底物蛋白结合到溶酶体膜是一个可饱和的过程,添加其他CMA底物可以与之形成竞争关系,对溶酶体膜使用蛋白酶也可以削弱这一过程,这些证据都表明在溶酶体膜上存在一种蛋白质受体[8]。
溶酶体相关膜蛋白2A型(LAMP‐2A)最终被确定为CMA途径中结合并转运底物蛋白的溶酶体膜受体。
LAMP‐2A是整个CMA途径的限速步骤。
当LAMP‐2A在CHO细胞中稳定表达时,细胞内或单个溶酶体中CMA的活性都与溶酶体膜上的LAMP‐2A的水平直接相关[17]。
LAMP‐2A是lamp2基因衍生的3种单跨膜蛋白LAMP‐2A,LAMP‐2B,LAMP‐2C中的一种。
这些单跨膜蛋白都拥有相同的高氮端糖基化的腔内区域和不同的跨膜以及胞质尾部区域[18]。
CMA底物蛋白只与LAMP‐2A的尾部集合,而不与其他2种蛋白尾部相结合[19]。
LAMP‐2B和LAMP‐2C的作用仍然未知。
一只敲除了lamp2基因缺乏任何一种类型的LAMP2蛋白的小鼠显示出在心脏、骨骼肌以及其他组织中蛋白降解的速率的减缓。
这些组织的主要形态学特征是自噬空泡的累积[20]。
这个结果表明LAMP‐2的某一种同工型对于自噬空泡和溶酶体的融合十分必要。
溶酶体膜上LAMP‐2A的数量是由几种途径调控的。
一部分定居在溶酶体腔中的LAMP‐2A可能与脂质相结合,这些分子在CMA被及激活之后可以重新插入溶酶体膜。
另外,LAMP‐2A的降解速率也可以被调控,所以当CMA被激活时,LAMP‐2A可以保持稳定[21]。