细胞自噬研究

时间:2018-11-08浏览次数:1355

自噬及其生物学功能

细胞自噬(Autophagy)是真核生物中一种由溶酶体介导的高度保守的降解过程。在能量匮乏,活性氧累积等各种胁迫条件下时,细胞通过形成双层膜结构的自噬小体,包裹一部分胞内物质并将其运送到溶酶体进行降解和重新利用,从而维持细胞的存活。根据胞内底物运送到溶酶体的方式不同,哺乳动物细胞自噬可分为三种主要方式:巨自噬(Macroautophagy)、微自噬(Microautophagy)和分子伴侣介导的自噬(Chaperone-mediatedautophagy)。通常我们所研究的是巨自噬,简称自噬。


自噬信号通路

 自噬.png

自噬研究策略和方法

正常细胞基础水平自噬活性比较低,对自噬研究通常需要进行人工调节和干预,常用药物有:


自噬诱导剂

a) Bredeldin A / Thapsigargin / Tunicamycin :模拟内质网应激

b) Carbamazepine/ L-690,330/ Lithium Chloride(氯化锂):IMPase 抑制剂(即Inositol monophosphatase,肌醇单磷酸酶)

c) Earle's平衡盐溶液:制造饥饿

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

e) Rapamycin:mTOR抑制剂

f) Xestospongin B/C:IP3R阻滞剂


自噬抑制剂

a) 3-Methyladenine(3-MA):(Class III PI3K) hVps34 抑制剂

b) Bafilomycin A1:质子泵抑制剂

c) Hydroxychloroquine(羟氯喹)


自噬的评估通常采用多个自噬阶段的标志物,因为自噬小体数量的增加可能是自噬上调也可能是自噬最后阶段降解被抑制所致,所以设置合适的对照很有必要。

1. 透射电镜

2. WB检测标志物LC3/Atg8和p62/SQSTM1

3. WB检测Lamps、Atg5、Atg14和Beclin-1

4. 组织蛋白酶Cathepsin活力检测

5. IF检测自噬潮autophagic flux


自噬研究常规思路

通常情况下,除了研究自噬现象本身,大家更多的是将自噬与各种生命活动或者疾病结合起来,把自噬作为这些方向的一个机制来研究。比如研究自噬如何参与肿瘤的发生发展、如何参与肿瘤的耐药性与复发转移、如何参与肿瘤免疫治疗的效果、如何参与炎症反应、如何参与氧化应激,如何参与自闭症、阿尔兹海默症的发生与治疗等,通常的研究模式:

1. 证明自噬参与了相关研究表型(电镜、LC3II/I-WB、LC3亚细胞定位、LC3荧光示踪监测自噬流等)

2. 证明自噬在表型中起到关键作用(通过自噬抑制剂、激动剂进行关联研究)

3. 找到表型与自噬桥梁分子(检测pI3K通路、Beclin-1、ATG家族各成员)

4. 在基因层面通过gain of/lost of function研究桥梁分子在自噬中的作用。


自噬相关研究领域

1.  自噬起始和终止的分子机制

2. 细胞自噬与肿瘤

3. 细胞自噬与免疫

4. 自噬参与炎症信号通路的调节

5. 细胞自噬与神经退行性疾病

6. 激活自噬促进免疫化疗和放疗 

7. 表观遗传学与细胞自噬的关系

8. 药物治疗自噬.


文献参考

[1]Emerging Mechanisms in Initiating and Terminating Autophagy. Trends Biochem Sci. 2017 Jan;42(1):28-41.

[2]Targeting autophagy in cancer. Nat Rev Cancer. 2017 Sep;17(9):528-542.

[3]Autophagy: controlling cell fate in rheumatic diseases. Nat Rev Rheumatol. 2016 Sep;12(9):517-31.

[4]Crosstalk between autophagy and inflammatory signalling pathways: balancing defence and homeostasis. Nat Rev Immunol. 2016 Nov;16(11):661-675.

[5]Autophagy and Neurodegeneration: Pathogenic Mechanisms and Therapeutic Opportunities. Neuron. 2017 Mar 8;93(5):1015-1034.

[6]Activating autophagy to potentiate immunogenic chemotherapy and radiation therapy. Nat Rev Clin Oncol. 2017 Apr;14(4):247-258.

[7]Epigenetic Control of Autophagy: Nuclear Events Gain More Attention. Mol Cell.2017 Mar 2;65(5):781-785.

[8]Pharmacological modulation of autophagy: therapeutic potential and persisting obstacles. Nat Rev Drug Discov.2017 Jul;16(7):487-511.


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