范文一:自噬相关蛋白Beclin1 、p62、Atg5在浆液性卵巢癌组织中的表达及临床意义解析
中华内分泌外科杂志2016年8月第10卷第4期 Chin J Endocr Surg,August 2016,V01.10,No.4—329一 自噬相关蛋白Beclinl、p62、At95在浆液性
卵巢癌组织中的表达及临床意义
王幼辉王锡恩 彭敏 张静
315040宁波,浙江省宁波市鄞州人民医院中西医结合肿瘤科
通信作者:王幼辉。Email:wc8304912020@163.com
DOI:10.3760/cmaj.issn.1674—6090.2016.04.017
【摘要】 目的探讨自噬相关蛋白Beclinl、p62、At95在浆液性卵巢癌中的表达及临床意义。方法选
择2014年1月至2015年12月在浙江省宁波市鄞州人民医院中西医结合肿瘤科行手术切除并经病理确诊
的浆液性卵巢癌标本50例为观察组,同期因子宫肌瘤需切除正常卵巢标本10例为对照组,应用免疫组化
法检测自噬相关蛋白Beclinl、p62、At95蛋白表达水平结合卵巢癌临床参数分析。结果浆液性卵巢癌组织
中Beelinl、At95蛋白阳性表达率分别为38.O%、32.0%,均显著低于正常卵巢组织80.0%、70.0%;但浆液性卵
巢癌组织中其p62蛋白阳性表达率72.O%,显著高于正常卵巢组织10.0%,差异有统计学意义(P<>
Beclinl、At95的表达与浆液性卵巢癌临床分期、细胞分化程度之间均显著相关(P<>
与临床分期、淋巴结转移相关(P<0.05)。结论>0.05)。结论>
达。可致自噬功能减低和自噬体形成减少,可能在浆液性卵巢癌的发生、发展发挥重要作用。
【关键词】浆液性卵巢癌; 自噬;Beclinl;p62;At95
Expression of Beclinl,p62and At95in tissue of¥eroll噶ovarian cancer and its significance
Wang Youhui,
Wang Xien,肫愕Min,Zhang Jing
Department of lmegr盘ed Traditional Chinese and Western Medwi聪,Ningbo Yinzhou People’5Hospital,Ningbo 315040,China
Corresponding author.Wang Youhui,Email:Email:wc8304912020@163.tom
【Abstract】Objective To investigate the expression of Beelinl,p62and At95in serous ovarian cancer and its clinical significance.Methods The expression of Beclinl,p62and At95was detected in 50serous ovar-
Jan cancer tissues by immunohistochemical method,and the
relationship between their
expression
levels and the
clinical parametem of serous ovarian cancer patients were analyzed.Results The expression of Beclinl and At95in serous ovarian cancer tissue was significantly lower than that in normal ovarian tissue,but p62was signifi— cantly higher than that in normal ovarian tissue,and the difference had statistically significance(P
abnormal
expression of
Beclinl,p62,At95in serous OVal-ian cancer,which can lead to reduced autophagy body
formation and
autophagy activity,may be involved in the occurrence and development of serous ovarian cancer, 【Key Words】Serous ovarian cancer;,Autophagy;Beclinl;p62;At95
卵巢癌是女性生殖系统致死率最高的肿瘤,其
中浆液性卵巢癌发病率最高。有发病隐匿、侵袭性
高、生存率低的特点【1]。早期(I/Ⅱ期)浆液性卵巢
癌预后较好。但70%以上浆液性卵巢癌确诊时已为
晚期(Ⅲ/Ⅳ期),5年生存率约为30%12=】。浆液性卵巢
癌发生、发展等机制尚未阐明,阻碍了治疗进展。自
噬(autophagy)又称Ⅱ型程序性细胞死亡,广泛参与 ?论著?
机体生理病理过程。研究发现自噬与肿瘤的发生、 发展密切相关131。本研究应用免疫组化检测浆液性 卵巢癌中自噬相关蛋白Beclinl、p62、At95的表达 情况,分析其与临床各参数的相关性。
1资料和方法
1.1研究对象
万方数据
~330一 中华内分泌外科杂志2016年8月第10卷第4期 Chin J Endocr Surg,August 2016,V01.10,No.4
收集2014年1月至2015年12月在浙江省宁 波市鄞州人民医院中西医结合肿瘤科存档的浆液 性卵巢癌标本50例,设为观察组,平均年龄(54.8±11.2)(31—73)岁。按照国际妇产科联盟(FIGO)临床 分期及病理分级标准[41,I~Ⅱ期18例,Ⅲ~Ⅳ期32例;组织学分级:Gl期16例,G2期24例。G3期10例。无淋巴转移17例,伴淋巴转移23例。因子宫肌 瘤需切除正常卵巢标本10例,设为对照组,平均年 龄(53.3+10.6)(30~71)岁,2组术前均未行药物治 疗或放化疗。
1.2主要试剂
Beclinl、p62及At95兔抗人单克隆抗体(EPIT— MICS公司);链霉素抗生物素蛋白一过氧化物连接法 (SP)试剂盒和二氨基联苯胺(DAB)显色液(北京中 杉金桥公司)。
1.3免疫组化染色
按试剂盒步骤进行操作。石蜡标本连续切片, 常规脱蜡、水化,高压热修复抗原,过氧化物酶封 闭,依次滴加一抗、二抗,DAB显色,苏木素复染, 常规脱水、透明、封片。
1.4阳性结果判定
由2位病理医师独立阅片,每张切片至少观察 5个高倍镜视野。参照文献【5],阴性:背景清楚无色 为;弱阳性:阳性细胞<25%;阳性:阳性细胞25%~ 75%:强阳性:阳性细胞="">75%。以弱阳性、阳性为低 表达,强阳性为高表达。
1.5统计分析
应用SPSS 19.0进行统计学分析。计数资料用 百分比(%)表示,组间比较采用r检验,以P<>
2结果
2.1Beclinl、p62、At95蛋白表达情况
Beclinl、At95蛋白阳性表达均主要位于细胞质, 浆液性卵巢癌组织中Beclinl、At95蛋白表达均明显 低于正常卵巢组织,差异有统计学意义(P<0.05)。在 正常卵巢组织中,p62蛋白表达主要位于细胞核,="" 少量表达于胞质;而在浆液性卵巢癌组织中则主要="" 位于细胞质。浆液性卵巢癌组织胞质中p62蛋白的="" 表达明显高于正常卵巢组织,差异有统计学意义="" (p="-0.000):而p62在2组细胞核中的表达差异无" 统计学意义(p="">0.05)(表1)。
2.2浆液性卵巢癌组织中Beclinl、p62、At95蛋白 表达与临床参数的相关性
Beclinl、At95蛋白表达与浆液性卵巢癌患者 的年龄、淋巴结转移之间无明显相关性(P>0.05),但 与临床分期、组织分化程度之间显著相关(P<0.05)。 p62蛋白的胞质表达与临床分期、淋巴结转移相关="">0.05)。><0.05),与患者年龄、组织分化程度无关(p>0.05)。 p62胞核表达与卵巢癌患者临床参数均无关(P>0.05) (表2)。
3讨论
自噬为进化高度保守的真核生物特有的分解 代谢方式。在正常细胞中,自噬能通过清除氧自由 基、衰老或损失的细胞器及老化蛋白质。维持内环 境稳态和基因组稳定,抑制炎症和肿瘤发生、发展:然而+自噬活性受损后可倾向于促进细胞恶变和肿 瘤的发展16-71。自噬与肿瘤之间关系密切。自噬在癌 变过程中的作用取决于微环境,在肿瘤中多存在自 噬相关蛋白表达降低、升高或突变,多种抑癌基因 和癌基因都在自噬的调控中发挥重要作用。自噬相 关蛋白表达失调可能是一种新的肿瘤发生机制[8】。 本研究通过检测自噬相关蛋A Beclinl、p62、At95在浆液性卵巢癌组织中的表达水平,以探讨自噬活 动在浆液性卵巢癌发病中的作用。
Bedim是最早被发现的哺乳动物中能调节自 噬抑癌基因,也是一个等位基因单缺失功能缺陷的 抑癌基因。在自噬过程中,Beclinl可结合激活的 Vps34,形成Vps34_Beclinl复合体,对自噬泡的形成 起到关键调控作用。而Beclinl缺乏则严重影响自噬 泡的形成[91。Beclinl高表达能抑制肿瘤的发展,其失 活则促进肿瘤的发生【10]。Beclinl失活可促进缺氧诱 导的血管生成…]。本研究结果显示,Beclinl蛋自在 浆液性卵巢癌组织中的表达较正常卵巢组织中明 显降低:且随着临床分期的升高、组织分化程度的 降低.浆液性卵巢癌组织中的Beclinl表达逐渐减 少,提示自噬活性的下降可能与浆液性卵巢癌的发 生、发展有关。p62为一种多结构域的自噬底物连 接蛋白.它与泛素化修饰的待降解蛋白结合,并将 其运送至自噬泡中降解【121。自噬过程中,p62蛋白在 细胞质中被不断降解:自噬功能缺陷或活性减弱 时,p62蛋白在细胞质中不断积累。因此,p62可作 为反映自噬活性的标记蛋白【131。研究证实,p62积累 可促进活性氧增加.引发细胞内质网应激及DNA损 伤:还可影响NF—KB通路及其下游基因的表达,进 而上调促肿瘤炎症反应。然而,自噬可通过降解p62进而抑制肿瘤形成【14】。p62蛋白可解除Beclinl和Bcl—
万方数据
中华内分泌外科杂志2016年8月第10卷第4期 Chin J Endocr Surg,August 2016,V01.10,No.4
—33l一
注:与对照组比较,aP<>
表2浆液性卵巢癌组织中Beclinl、p62、At95蛋白表达与临床参数的相关性(n,%)
项目
例数(几)
Beclinl
P值p62
P值
At95
P值
年龄(岁)
<>
FIGO分期
I+Ⅱ Ⅲ+Ⅳ 组织分级 高分化 低中分化 淋巴结转移 无 有
0.9910.0000.002
0.8121571.42172.4
844.42887.5
770.02972.5
1155.02583.3
0.939
0.0010.875
0.029
0.863
O.001
0.000
0.804
2之间的联接,释放Beclinl进而促使自噬的发生I旧。 本研究结果显示.p62在卵巢癌组织胞质中的表达 较正常组织中显著增加,且其与I临床分期、淋巴结 转移呈正相关。提示自噬活性的降低可对卵巢癌的 发展和转移有一定的促进作用。自噬过程主要分为
3个阶段:①启动阶段:自噬小泡膜开始形成;②延
伸阶段:自噬小泡延伸,成为吞噬体膜以包裹被吞
噬物质,形成自噬体;③融合阶段:自噬体和溶酶体
融合成自噬溶酶体。以溶酶体酶降解其内成分,然 后自噬体膜脱落以再循环利用㈣。自噬过程受自噬 相关基因(Atg)严格地调控.其中At95在自噬体形成 过程中起关键作用。与肿瘤的发生、发展关系密切【用。 在自噬体形成过程中,At95与Atgl2结合,形成 At95一Atgl2泛素样连接系统,与外膜结合。促进自噬 体膜的延伸,最终形成自噬体[18]。研究表明,巨噬细 胞缺乏At95则吞噬体无法与溶酶体融合【19]。研究 发现在胃癌、结肠癌和肝细胞癌组织中均存在At95基因突变,伴At95蛋白表达降低㈣。本研究发现, At95在浆液性卵巢癌组织中表达明显低于正常组 织:随着临床分期的升高、组织分化程度的降低,At95表达逐渐减低,提示自噬体形成减少可能与卵巢癌的 发生、发展有关。
有学者认为自噬在肿瘤发生发展中的作用是动 态的。在肿瘤发生时,自噬具有抑制作用。但肿瘤病灶 形成后,自噬对肿瘤起到维持、促进作用。细胞自噬 对肿瘤的作用也可能因肿瘤类型不同而各异【21】。而 自噬在卵巢癌的发展中发挥促进亦或抑制作用尚 无定论。有研究发现,上皮性卵巢癌中Beclin 1的阳 性表达显著低于良性和交界性卵巢肿瘤.且Beclin 1的表达与FIGO分期和组织学分级相关。因此,自 噬能力降低与上皮性卵巢癌的发展有关[22-∞1。研究 显示,40%~75%的卵巢癌患者存在Beclinl基因的单 等位缺失,提示Beclinl缺失促进卵巢癌的发生幽。自 噬通过降解p62抑制卵巢癌发生。自噬受抑制后,p62降解减少,形成大的不溶性聚积体,促使ROS生产 增加,而ROS是一种破坏性分子,可进一步导致基 因组不稳定。最终可促进肿瘤发生,提示自噬能通 过降解p62抑制卵巢癌发生㈣。自噬与卵巢癌发生 发展的关系及其具体机制尚需进一步研究,对自噬 的调控可能成为治疗卵巢癌的一个新的靶点。由于 浆液性卵巢癌早期诊断率较低,尚缺乏大量的样本 以研究自噬在早期卵巢癌及癌前病变的水平变化。 因此,进一步扩大样本、选择合适的动物模型是非 常有必要的。
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万方数据
一332一 中华内分泌外科杂志2016年8月第10卷第4期 Chin J Endocr
Surg,August 2016,VoI.10,No.4
综上所述,本研究发现自噬相关蛋白Beclinl、 p62、At95在浆液性卵巢癌组织中表达失调。提示自 噬活动降低核自噬体形成减少在其发展过程中起 着重要作用,进一步深入探讨自噬在浆液性卵巢癌 发病中的作用机制对开辟新的治疗途径有重要意 义。
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(收稿日期:2016.4.11) (本文编辑:夏宁川)
万方数据
范文二:自噬在糖尿病中的作用
自噬是真核细胞在其生长 、 发育 、 老化过程中存在的一个降 解和再循环系统 。 自噬通过调节蛋白质的合成和降解以及细胞器 的更新来维持细胞稳态 , 而自噬机制的扰乱会导致多种急 、 慢性 疾病如肿瘤 、 退行性疾病的发生 。 胰岛素抵抗和胰岛 β细胞功能 不足是 2型糖尿病的重要病理环节和特征 , 并且胰岛 β细胞的 功能不足和丧失是 2型糖尿病进展的关键促发因素 。 研究表明 , 自 噬在基础状态和应激情况下对胰岛 β细胞数量 、 结构和功能均 发 挥了重要的保护作用 [1]。 虽然有关自噬的详尽分子机制还未 被阐 明 , 但越来越多的研究都引起人们对自噬在胰岛 β细胞病 理生 理机制中作用的广泛兴趣 ; 并且提出对自噬进程的深入探讨将有 助于研发出保护 2型糖尿病中胰岛细胞的有效工具 , 从而为糖尿 病的治疗提供新的治疗方向 。
1自噬的形成和分类
自噬的形成可分为 4个阶段 :(1) 在饥饿和应激状态下 , 双层 膜结构形成进而包绕胞质内待降解成分 ;(2) 双层膜结构完全包 绕胞质成分 , 形成自噬体 ;(3) 自噬体形成后将其包裹物质运输至 溶酶体 ;(4) 自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体后 , 溶酶体内的 水解酶降解被包绕的物质 , 而降解产物可以在细胞内进行循环 利 用 [2]。
自噬根据胞质内降解物质被运送到溶酶体内的途径不同分 为巨自噬 、 微自噬和分子伴侣介导的自噬 3类 。 巨自噬 [3]是指来源 于内质网或高尔基体的双层膜样结构包绕待降解的胞内成分形 成自噬体 , 然后自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体后自噬体内 的物质被溶酶体内的各种水解酶所降解 , 这也是通常所指的自 噬 ; 微自噬指溶酶体的膜结构直接包绕胞内物质 , 然后在溶酶体 内进行降解 ; 分子伴侣介导的自噬是指胞质内蛋白质与分子伴侣 结合后 , 通过分子伴侣的介导而被转运到溶酶体腔中被溶酶体酶 所消化 。
2自噬的作用
自噬的作用综合有如下 4个方面 :首先 , 低水平持续表达的 自噬可以调控胞质内细胞器和蛋白质的更新 , 保证胞内的内环境 稳定 , 从而维持细胞功能 [4-6]; 其次 , 自噬通过对胞内物质的降解 , 其降解产物可以被再次进行重复利用提供物质能量 ; 再次 , 自噬 可以将能量物质进行再分配 , 从而将物质能量集中在重要的生理 活动中 [7]; 最后 , 自噬是细胞对缺氧 、 营养缺乏以及氧化应激等外 源性刺激的快速适应性反应 , 当细胞遭受氧化应激等刺激时 , 自 噬作为细胞的一种防御机制可以清除胞质内受损的细胞器和有 害的蛋白质以保护细胞免受损害 [8]。
3自噬的形成机制和调控机制
3.1自噬形成的分子机制 四组自噬相关基因 (autophagy relat -ed gene ) 编码的蛋白质在自噬的诱导 、 产生 、 成熟和再循环过程中 发挥了关键作用 。(1) 上游自噬信号的激活 :自噬基因 (autophagy -related gene , ATG ) Atg1和 Atg13的 去 磷 酸 化 从 而 引 起 Atg1-Atg11-Atg17-Atg20-Atg24复 合 物 和 Atg8-Atg13复 合 物 二 者 相 结 合 , 从而促进下游自噬信号的激活 [9];(2) 自噬体膜的形成 :3型磷 脂酰肌醇三磷酸激酶复合物 (Atg6-Atg14-Vpsl15-Class Ⅲ PI3K ) 将磷脂酰肌醇 (PI ) 磷酸化成为 3-磷脂酰肌醇 (PI3P ), 从而可以募 集胞质中蛋白质用于自噬体膜的形成 [8];(3) 自噬体的形成 :Atg12蛋白系统参与自噬体前体的形成 , 而 Atg8蛋白系统在自噬体的 形成上起到了修饰作用 ;(4) 自噬蛋白质的循环利用 :Atg2-Atg9-Atg18复合物对从成熟自噬 体 上 发 生 脱 离 的 自 噬 相 关 基 因 蛋 白
自噬在糖尿病中的作用
胡 亚耘 1综 述 , 董 慧 2审 校 (1. 武 汉 中西 医 结合 医 院 , 武 汉 湖 北 430000; 2. 华 中科 技 大 学 同 济 医 院中 西 医 结合 研究 所 , 武 汉 湖 北 430000)
【 关键词 】 自 噬 ; 细胞 凋亡 ; 糖 尿 病 ; 胰岛 细胞 ; 综 述
文章编号 :1009-5519(2012) 23-3603-03中图法分类号 :R587.1文献标识码 :A
范文三:自噬过程的阴和阳——自噬在心力衰竭发病机制中的作用
自噬过程的阴和阳
——自噬在心力衰竭发病机制中的作用
孙琳琳~何金龙~张易雄~安宇~刘忱
北京大学医学部基础医学院
2005级基础医学班病生理实验第三小组
100191~北京
摘 要 自噬过程是生物进化过程中保留下来的一种细胞蛋白和细胞器的循环
利用机制,一般认为自噬过程对于细胞在恶劣环境下生存具有重要意义。在心力
衰竭发生和发展过程中,细胞死亡占有重要的地位,而自噬又与细胞死亡密切相
关。本文综述了自噬在心力衰竭发病机制中不仅起到了保护心肌细胞逃避凋亡的
正面作用,同时也会在一定程度上促进细胞凋亡,使心肌细胞向着死亡的不良方
向发展。
关键词 自噬,细胞生存,细胞凋亡,心力衰竭
Yin and Yang of Autophagy
——The Role of Autophagy in the Mechanism of Heart Failure
Sun Linlin, He Jinlong, Zhang Yixiong, An Yu, Liu Chen
School of Basic Medicines, Health Science Center, Peking University
2005, Group 3 of Pathophysiology Experimental Courses
100191, Beijing
Abstract During the biological evolutionary process, autophagy is a conserved mechanism for bulk degradation and recycling of cytoplasmic components, such as proteins and organelles, which is considered to play a crucial role in the cell survival under tough conditions. Since cell death is important in the process of heart failure, and it is closely related to autophagy, in this issue, we will review the yin and yang of
autophagy in the mechanism of heart failure: autophagy could protect cardiomyocytes
from apoptosis, however, it may to some extent promote cell apoptosis,leading the
cardiomyocytes to death.
Key Words Autophagy; cell survival; cell apoptosis; heart failure
1、引言
自噬是一种生物长期进化保留下来的用于长寿命蛋白质以及细胞器等细胞浆成分的降解与循环再利用的生物过程。在营养缺乏的细胞中,自噬可以作为一
[1]种细胞恶劣环境下生存的机制。自噬主要以细胞溶解成分包括蛋白质和细胞器等在自噬体中分隔,并在溶酶体中降解为特征。自噬由自噬相关基因来调节,其中很多基因与自噬体形成相关。而且调节的过程在真核生物中由两个保存完整的系统来实现,分别是:Atg12-Atg5和Atg8 (微管相关蛋白1轻链,
phosphatidylethanolamine(磷脂酰乙醇胺)系统。总体来讲,自噬被认为LC3)–
是一种非选择性的降解机制。这个特点与泛素-蛋白酶体系统恰好相反,因为在泛素-蛋白酶体系统中只有泛素化的蛋白才能被识别并被蛋白酶体降解。近来的研究表明自噬在很多生理和病生理过程中扮演重要角色,比如对于营养缺乏的适应,细胞内蛋白质和细胞器的清除,细胞生长,抗老化,微生物的清除,细胞死亡,肿瘤抑制以及抗原呈递均有参与。在这些过程中,自噬可以调节细胞活力,
[2]以及细胞死亡。更进一步,自噬在细胞死亡过程中的作用是有争议的:到底是细胞激活了自噬已达到在恶劣环境下生存的目的,还是自噬本身就是细胞死亡的
[3]一个过程,
2、自噬过程及其调节
自噬过程的完成主要依赖于自噬体的形成,而自噬体的形成与成熟主要通过如下的步骤:首先是小泡成核阶段,此步以形成独立且隔离的生物膜为特征;接下来双层膜的小泡吞噬并分隔胞浆成分,比如长寿命的蛋白质与细胞器,形成自噬体;然后进入小泡延伸阶段,各个独立的小泡膜伸长并相互融合;最后,自噬体通过与溶酶体融合形成自噬溶酶体而完成成熟,这一步包括停靠,融合以及小泡破裂,降解等诸多过程。
根据文献报道,很多刺激可以调节自噬,大量的下游信号通路参与这一调节过程,包括生长因子信号通路,PI3K/Akt通路,MAPK和AMPK通路,小G蛋白,G蛋白,钙离子通路等。很多通路都是通过作用于rapamycin(雷帕霉素)在哺乳动物的靶点蛋白mTOR来起作用的,mTPOR被认为可能是自噬作用的一个
[4]抑制剂。而且,自噬也可以通过mTOR非依赖的机制被激活。 Trehalose(海
[5]藻糖)在文献中报道被认为就是一个mTOR非依赖的自噬激活因素。另外,Atg1的类似物ULK1也可以调控自噬过程。自噬小泡在形成过程中是由3型PI3K复合体来参与的,这一复合体包括Vps34,Atg6(beclin1)和紫外线抵抗相关肿瘤抑
[6]制基因(UVRAG)。 Ambra1可以通过与beclin 1作用从而激活Vps34来刺激自噬过程。Bif1可与UVRAG结合,通过这种相互作用来调节PI3K的活性并诱导
[7]自噬小泡的形成。 前面提到的两个系统即Atg12-Atg5和LC3–phosphatidylethanolamine系统则参与小泡延伸的过程。脂质的连接可以使可溶形式的LC3转化为自噬小泡相关的形式(LC3-II),这种形式LC3-II可以被认为是自噬的一种标志。接下来,自噬小体与溶酶体融合成为自噬溶酶体。
3、自噬过程在心力衰竭发病机制中的作用
心力衰竭过程伴有大量的心肌细胞死亡,从而完成心肌重构,而自噬过程又跟传统意义上的细胞死亡过程如凋亡、坏死等密切相关,那么自噬又如何在心力衰竭发病中发挥作用呢,
3.1 心肌细胞保护作用
自噬过程使得长寿命的蛋白质和细胞器得以循环利用,尤其是线粒体循环利用从而维持系爆能量代谢稳态和心脏生物能的稳态。自噬过程被破坏在心肌病发病中起到重要的的作用。在LAMP2缺乏的小鼠中,自噬小泡大量积累,可以表
[8]现出心肌收缩功能的减退而钙离子转运正常。 在绿色荧光蛋白-LC3转转基因小鼠中,饥饿小鼠体内的心肌细胞包含有大量的自噬体,自噬体中含有吞噬的线粒体。自噬在线粒体循环中起重要作用,不完全的自噬体参与的线粒体循环过程
[9]可能是脂褐素产生的原因。 自噬过程分别在扩张性心肌病,瓣膜病和缺血性
[10]心脏病等导致的增生性心肌和衰竭心肌中被检测到。 在缺血性心肌病或者是扩张性心肌病继发心力衰竭的病人中,有0.3%的心肌细胞被检测含有颗粒性包涵体的细胞变性,而且这些细胞均为TUNEL和caspase3(细胞凋亡标志物)阴性,以及C9(细胞坏死标志物)阴性,提示自噬性细胞死亡可能是细胞变性的原因。心衰病人的心肌细胞表现出特有的形态特点。 在特发性扩张性心肌病伴有心衰的病人的心肌细胞中,发生自噬、凋亡和坏死的细胞分别占0.08%,
[11]0.002%, and 0.06%。在动物模型中,死亡或将要死亡的心肌细胞中也有自噬的特征表现。人类扩张型心肌病模型UM-X7.1仓鼠中,心衰不断进展,在30周的鼠龄导致50%的死亡率。从该模型中获取的心肌细胞可以检测到典型的自噬
[12]小泡,其中包含这降解的线粒体,糖原颗粒和磷脂样物质。
3.2 促心肌细胞凋亡作用
与上述结果相反的是,也有报道认为自噬在心脏中起到了有益的保护作用。在一项在体实验中,缺血导致的自噬作用表现出一种自稳的机制,从而抑制了细胞凋亡的发生,是的慢性缺血带来的不良作用得到了限制。自噬过程的激活可能
[13]会保护慢性心肌缺血细胞不发生凋亡。 另外在细胞实验中,也证明自噬和蛋白降解在心肌细胞中扮演着保护性的角色。在心肌HL-1细胞中通过过表达beclin1激活的自噬过程可以降低促凋亡基因Bax的活性,从而保护细胞减少缺
[14,15]血再灌注损伤带来的损害。
3.3 小结
关于上述矛盾的解释也有多种,一般认为是当轻度持续的心肌压力过载导致的自噬会抑制细胞凋亡从而起到对心肌的保护作用;然而当自噬过程受损或不足时,细胞凋亡则被诱导,从而导致细胞死亡。与此同时,现在仍然不清楚自噬是
[3]心力衰竭或心肌损害的标志,还是心力衰竭细胞选择自杀的一种方式。而且,自噬到底如何诱导细胞凋亡或防止细胞凋亡,仍然需要进一步的研究。
4、结语
在正常或轻度应激状况下,自噬过程可以降解并循环利用胞浆成分,诸如长寿命的蛋白质和细胞器等。而且自噬与凋亡的平衡维持着机体的稳态。自噬过程
不能正常激活可能会导致蛋白质和细胞器的非正常积累,从而促进细胞凋亡的发
生。因此,在心力衰竭发病过程的不同阶段,伴随着心肌细胞的死亡,可以看到
自噬在其中起着精细的调节作用。认识自噬过程在心力衰竭发病机制中的作用,
可以帮助我们理解心力衰竭发病是心肌重构的基本调节与进展机制,这在基础研
究与临床治疗方面均有着十分重要的意义。
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范文四:一个挑起自噬与凋亡大梁的蛋白p62
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今天要分析的题目为:Autophagy protein p62/SQSTM1 is involved in HAMLET-induced cell death by modulating apotosis in U87MG cells由题目可将文章由外向内一一拆卸开来。(回复170918可下载,一周有效)
第一部分也是主体的部分即HAMLET诱导U87MG细胞死亡;第二U87MG细胞死亡的过程是P62蛋白参与的;第三P62蛋白是通过细胞自噬和凋亡的形式参与的。那么就一起来看看p62蛋白是如何挑起自噬与凋亡的大梁的吧!
知识背景介绍
P62是众所周知的自噬蛋白,也称为SQSTM1蛋白,可在肿瘤细胞中发挥自噬与凋亡的作用。包括4个结构域,分别是PB1,TB,LIR,UBA。其中LIR结构域负责与自噬受体蛋白 Atg8/LC3结合。UBA结构域是可以招募泛素化蛋白,尤其是当蛋白被暴露在氧化剂和蛋白酶体抑制剂时。
HAMLET 是一种药物,能够诱导细胞死亡。
HAMLET能够在U87MG细胞中诱导细胞自噬
第一:HAMLET药物作用U87MG细胞后,MTS显示HAMLET处理的浓度越高细胞活性越低,处理时间越久细胞活性越低,表明HAMLET作用U87MG细胞具有剂量和时间依赖性。
第二:探讨是否HAMLET是通过激活自噬途径促进细胞死亡。采用荧光GFP-LC3作为自噬小体的标记物进行免疫荧光染色单标实验,结果显示在HAMLET处理细胞3h时有55%的GFP-LC的标记,表明其激活了细胞自噬。
第三:电子显微镜结果显示HAMLET处理后,细胞双脂质膜层出现了自噬小体囊泡,表明在HAMLET200ug/ml作用后,细胞出现了自噬的现象。
HAMLET导致的u87MG细胞死亡与P62蛋白相关
第一:HAMLET作用U87MG细胞后观察P62蛋白的水平,蛋白结果表明其作用细胞后短暂增加了P62的蛋白表达水平。
第二:免疫荧光定位分析在HAMLET处理100ug/ml和200ug/ml时,GFP-LC3和P62蛋白共同定位与细胞中。
如何验证HAMLET诱导的U87MG细胞发生自噬
为了探索是否自噬是因为HAMLET诱导的细胞毒性引起的,课题组使用了Atg5、3MA、EBSS、雷帕霉素细胞自噬抑制剂进行一一验证,如下:
在U87细胞中敲减Atg5后,HAMLET处理200ug/ml后,P62的蛋白水平升高,但是细胞活性下降达到13%。
在U87细胞中敲减3MA后,HAMLET分别处理100ug/ml和200ug/ml后,增加了P62的蛋白水平,但是降低了细胞活性分别达到14%和40%。
在U87细胞中使用EBSS饥饿以后,HAMLET处理200ug/ml后,增加了P62的蛋白水平,降低了细胞活性达到63%。
当用2.5mmol/l 雷帕霉素处理后减少了P62的蛋白水平,HAMLET处理后,而且细胞活性增加达到12-16%。
P62蛋白水平变化对HAMLET诱导细胞自噬的影响
既然已经发现HAMLET能够诱导细胞发生自噬,而且P62蛋白参与其自噬的过程,那么P62蛋白水平的变化会影响到HAMLET诱导细胞自噬的程度吗?
第一:课题组设计了过表达和敲除P62蛋白的质粒转染入U87细胞,检测在用HAMLET处理观察其药物毒性的变化。结果表明敲除P62组削弱了HAMLET药物的毒性,过表达P62组增强了HAMLET药物的毒性。
第二:将U87细胞转染GFP标记的P62蛋白,然后用HAMLET药物处理1.5h后,结果发现HAMLET增加了细胞间的P62蛋白集聚。
HAMLET诱导CASPASE8调节胶质瘤细胞U87发生凋亡
第一:早期的HAMLET研究中其是与P62导致的凋亡相关的。为了检测P62蛋白在凋亡上的功能是与细胞凋亡相关,课题组初次使用了钙黄素-AM染色来动态的调节HAMLET诱导的细胞死亡。然后结果发现在HAMLET处理的6-12h以内细胞开始大部分的死亡。用TUNNEL试剂盒检测HAMLET100ug/ml处理的12h时出现了密集的细胞凋亡。
第二:作者假设该细胞程序性的死亡是与caspase-8炎性级联相关,因此采用蛋白了实验,验证出在用HAMLET诱导细胞时,caspase-8激活。
第三:为了进一步验证caspase-8与此相关,课题组实施了caspase-8的抑制剂AC-LETD-CHO或者 z-VAD-FMK,结果发现AC-LETD-CHO或者 z-VAD-抑制了 HAMLET诱导的细胞死亡。
第四:课题组还分析了caspase-8的活性成分,亚基P18,和分裂的caspase-9。发现p18与P62有紧密的关系,而P62与caspase-9却关系较少。在HAMLET处理胶质瘤细胞u87时,caspase-8比caspase-9更有激活的效果。
P62蛋白的UBA结构域的突变消减了HAMLET诱导的细胞死亡
P62蛋白的c末端能够与泛素化蛋白结合包括多样性泛素化蛋白caspase-8.因此,课题组构建了P62的UBA结构域突变的过表达质粒,携带GFP绿色荧光标签,将其转染入U87细胞内。而与野生型(CT)的P62质粒转染人U87相比,突变型的P62显著减少了细胞死亡,而且caspase-8和亚基P18的表达也减少。
自噬途径的抑制促进了HAMLET诱导的细胞凋亡,反而自噬途径的激活减弱了这一过程。与此同时,课题组发现p62的过表达能够激活caspase-8,并且促使HAMLET诱导的细胞凋亡;p62表达水平降低则结果与此恰好相反。
课题组更深一步证实P62蛋白因HAMLET处理而变化与其C末端的UBA结构域相关。因此这些结果表明P62蛋白除了是自噬激活的标记物之外,也可以作为一个重要的激活caspase-8细胞凋亡的调节器。
以上就是文章的主要内容,亲爱的们,一个挑起自噬与凋亡的蛋白有没有也想赶快去在你的细胞里试验试验呢。。。。
范文五:自噬相关蛋白在自噬与凋亡中的作用及研究进展
?333?
?综述?
自噬相关蛋白在自噬与凋亡中的作用及研究进展
翟海程 宋锦宁
上世纪中叶,随着电子显微镜的出现,两种与细胞命运息息相关的生理过程———自噬与凋亡被发现并命名,它们同时参与细胞损伤时的应激反应,并受到基因的严格调控。凋亡现象是多细胞生物面对生理或病理刺激时介导异常或不需要的细胞发生程序性死亡的过程,表现为细胞间连接消失、细胞体积缩小、胞质密度增加、线粒体通透性改变、核质浓缩、核膜核仁破碎、DNA降解、最终分隔为几个凋亡小体被巨噬细胞所吞噬,整个过程以线粒体通透性改变、依赖半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(caspase)参与、凋亡小体形成为特征。自噬现象最早被比利时科学家ChristiandeDuve发现并在1963年的溶酶体国际会议上提出,但是此后大家一直将关注的目光聚集在凋亡上,直到1993年Tsukada在酵母菌中发现自噬相关基因(autophagyrelatedgene,Atg),关于自噬的研究才出现新的进展,并在近10年逐渐成为生命科学领域的研究热点。自噬是真核细胞面对应激时自我修复过程,表现为将损伤、衰老的细胞器和胞质中大分子物质转运至溶酶体降解,为细胞修复、重建提供能量及原料,以自噬小体形成为特征,而自噬小体从形成到降解整个过程都离不开Atg蛋白的直接参与和调控。然而,近期的一些实验研究发现,以往普遍认为在自噬形成过程中发挥重要作用的Atg蛋白同样参与凋亡的激活或调控,为我们更准确地了解自噬与凋亡间的关系打开了一扇窗户。本文就近年有关Atg蛋白的实验研究作一综述。
一、自噬与Atg
1.自噬的分类:根据底物种类、转运方式和调控机制的不同,可将自噬分为巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬。巨自噬是指由内质网来源的双层膜结构自噬前体逐渐延伸并包绕细胞内损伤或衰老细胞器,错误折叠或未折叠蛋白及部分细胞质形成自噬小体,与溶酶体融合后降解其中内容物以再次循环利用;微自噬发生时,未形成类似自噬小体,溶酶体直接内陷包裹胞质中长寿命蛋白等物质并在其内分解;分子伴侣介导的自噬则是通过分子伴侣结合待降解蛋白质并介导其转运至溶酶体后降解。在哺乳细胞中,巨自噬是最常见和最重要的自噬方式,微自噬的相关研究报道较少,而分子伴侣介导的自噬常继发于巨自噬
[1]
。因此,本文主要概述
哺乳细胞中巨自噬的发生及调节机制。
DOI基金项目:10畅3877:教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目/cma.j.issn.2095唱X.2013.05.011
(NCET唱05唱0831);教育部高等学校博士学科点专项科研基金(20110201110060)
作者单位:710061 西安交通大学医学院第一附属医院神经外科通讯作者:宋锦宁,Email:jinnings@126.
2.自噬的诱导:自噬受到多种上游通路信号调控,例如营养、生长因子,Ⅰ型PI3K/Akt,Ras/PKA,AMPK、MAPK,P酶等53,小。(1)GTP大多数上游信号都最终都通过哺乳细胞雷帕霉素酶,三磷酸肌醇,氧化应激,钙离子唱钙调蛋白激作用靶蛋白(mammaliantargetofrapamycin,mTOR)来影响自噬:mTOR是一种丝氨酸蛋白激酶,由具有GTP酶活性的控制细胞生长的结节硬化性复合物调控。正常生理条件下,mTOR制自噬激活处于活化状态,还可以磷酸化真核细胞起始因子结合蛋白,不仅可以磷酸化下游Atg蛋白直接抑1及p种自噬上游通路信号通过磷酸化作用导致70核糖体蛋白S6激酶进而抑制自噬。所以mTOR,当上述任何一失活,都可以激活自噬。(2)此外,自噬也可通过Ⅲ型PI3k/Beclin1复合物激活,Beclin1由四个重要结构域构成:BH3样结构域,卷曲螺旋结构域(coiled唱coildomain,CCD),进化保守结构域(evolutionarilyconserveddomain,ECD)以及核输出结构域。Beclin噬的复合体1通过这些结构域与:Vps34属于Ⅲ型VpsPI34,3K的一种UVRAG,与结合形成诱导自Beclin1的ECD结构域结合形成Beclin1唱Vps34复合体后使PIP2磷酸化生成
三磷酸磷脂酰肌醇(phosphatidylinositoltrisphosphate,PIP3)引导Atg定位
[2]
。Cdk1和Cdk5可通过磷酸化Vps34抑制这
个过程使PI3K生成减少[3]
;而UVRAG是酵母菌Vps38在人
类的同源基因,不仅可以直接与Beclin1的CCD结构域结合,还可参与Beclin1唱Vps34复合体的形成
[4]
。(3)最近的研究
发现,G蛋白信号通路也参与自噬调控:GTP结合的G蛋白亚基Gαi3抑制自噬,而GDP结合的Gαi3蛋白却可以激活自噬。Gα相互作用蛋白(Galphainteractingprotein,GAIP)作为G蛋白信号调控蛋白家族成员中的一员,可以通过Gαi3蛋白加速GTP的水解,促进自噬的发生
[5]
。
巨自噬可以分为选择性自噬和非选择性自噬。选择性自噬主要由细胞内底物诱导,依赖底物与Atg蛋白的相互作用,在A组链球菌属、弗氏志贺菌、分枝杆菌、嗜肺军团菌、大肠埃希杆菌和单纯性疱疹等感染的细胞中均可发现选择性自噬发挥抵抗外界损伤因素的作用
[6]
;而非选择性自噬是细
胞应激的结果,主要由细胞内信号级联反应诱导,比如饥饿或生长因子缺乏时,缺氧信号通过mTOR通路诱导自噬发生。
3.自噬中的Atg:巨自噬是由一组进化保守的基因严密控制的生化过程,包括碗状双层膜结构形成自噬前体、自噬前体逐渐延伸包裹细胞内物质形成自噬体、自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体、自噬溶酶体内物质降解再利用等多个步骤。
?334?个作用过程
Atg是一组进化保守的基因[7]
。目前,在酵母菌中已经发现,参与自噬小体在细胞内整
30多个Atg基
因,而其中至少有11个Atg基因(Atg1、3、4、5、6、7、8、9、10、12、16)已在哺乳细胞中发现其直系同源基因,例如在哺乳细胞中,Atg6被命名为大家更熟悉的Beclin1,而Atg8被命名为微管相关蛋白1轻链3(microtubule唱associatedprotein1light异,可将这些基因转录后形成的蛋白分为chain3,LC3)。根据其在自噬过程中表现出的功能差
5组:Atg1激酶复合物(Atg1/ULK1/2),Atg9,Ⅲ型PI3k激酶复合物,Atg12共轭系统及Atg8共轭系统。这些蛋白共同参与自噬体的形成:(1)自噬上游信号被激活后,Atg1与Atg13脱磷酸化诱导Atg合形1唱Atg成11唱AtgAtg1激7唱Atg酶复20唱合Atg物24(复合物和Atg1/ULK1Atg/28唱)Atg(包13含复合物结FIP200、Atg体双层膜结构101),之后,Atg并参与调节1/ULK1/2Atg募集其他9
[8]
;(2)AtgAtg蛋白形成自噬前9是已知惟一一
种Atg跨膜蛋白,具有将膜从线粒体或高尔基体运送至自噬前体双层膜结构的重要作用,而Atg2、Atg18与Atg1激酶复合物共同调节Atg9对膜的提取
[9]
;(3)Ⅲ型PI3k激酶复合
物(Atg6唱Atg14唱Vps34唱Vpsl5唱UVRAG)磷酸化磷脂酰肌醇生成PIP3,而Atg24、Atg21、Atg20、Atg18通过与PIP3和PIP2参与自噬体膜的形成[10]
;(4)Atg5唱Atg12共轭系统及Atg8/
展
LC[11]
3唱PE:Atg共轭系统共同参与自噬前体双层膜结构的形成和延8和Atg12具有类泛素的结构形态,二者在Atg3、
AtgAtg45和Atg10的参与下可同时被PE复合物和Atg7激活并分别与Atg5唱Atg12复合物PE及LC3唱PE结合形成复合物也被称为Atg8/LC3唱LC3唱Ⅱ,受到Atg5唱Atg12复合物的
。诱导参与自噬体膜的形成。Atg5唱Atg12复合物在胞质中与Atg自噬前体双层膜结构的支架促进其伸展扩张16结合形成Atg5唱Atg12唱Atg16六聚体复合物,使原先的小囊,一方面作为泡样、杯样结构逐渐发展为半环状、环状节后,另一方面不断募集LC3唱PE使双层膜结构逐渐延伸连接形成完整的自噬体;(5)自噬体形成后,在Atg2唱Atg9唱Atg18复合物的参与下,Atg物(5唱LCAtg3唱12Ⅱ)与则被Atg16Atg解聚从自噬体膜上脱落4剪切形成LC3单体(LC,而3唱Ⅰ)LC3唱从自噬体PE复合外膜表面释放进入胞质,因此,LC3唱Ⅰ/LC3唱Ⅱ的定量检测常
被用来指示细胞内自噬反应的发生与调节
[12]
;(6)自噬小体
与溶酶体的识别及融合机制目前尚不清楚,已有的研究结果显示与两种蛋白相关:Rab7GTP激酶和溶酶体相关膜蛋白唱2(lysosome唱associatedmembraneprotein唱2,LAMP2):Saftig等
[13]
发现Lamp2基因敲除的小鼠细胞中溶酶体并没有聚集
在特定区域,而是弥散分布于胞质中;Liang等[14]
发现Rab7
可通过与脂分子尾部作用并定位于膜泡表面,而UVRAG活化Rab7后Rab7可将囊泡准确运送至靶位点;(7)融合后的降解过程依赖于溶酶体中一系列酸性水解酶B化达到所需的、D、L等,降解形成小分子物质特别是氨基酸等,如组织蛋白酶pH值时,自噬小体被降解,产物将被重新转运,当囊泡酸回胞质用于合成新的蛋白质来维持细胞功能。
自噬是涉及多个步骤、数十种蛋白共同参与的复杂应激
过程,通过靶向基因敲除或药物干预等手段调控自噬过程中不同蛋白,将对自噬过程产生复杂多变的影响,虽然最近十年对于自噬的研究取得很大进展,但是在自噬形成及调节的分子机制方面仍然存在大量问题亟待解决。
二、凋亡与Atg
1.细胞凋亡的核心通路:细胞凋亡的内部途径是指依赖caspase参与的包含染色质聚集、细胞皱缩、凋亡小体形成等一系列形态学改变的细胞程序性死亡过程。caspase可以切割分解细胞内400多种蛋白,因其在细胞凋亡过程中发挥不可替代的重要作用,也被称为凋亡蛋白酶。根据各种caspase分为两类酶在细胞凋亡中发挥的不同作用:启动caspase和效应caspase。,启动人为地将caspasecaspase包括caspase活早期瀑布式级联反应及下游效应唱2、caspase唱8、caspase唱9、caspase唱10,在凋亡过程中起激caspase起降解蛋白酶包括caspase酶的作用;效应,裂解细胞等凋亡执行功能caspase唱3、caspase唱6、caspase。唱大量实验研究证7,在凋亡过程中实,多种不同形式的刺激(缺氧、钙超载、抗肿瘤药物等)引起线粒体外膜通透性改变caspase唱,释放细胞色素C,与Apaf唱1,前体[15]
,活化caspase唱9进
而激活下游效应9,dATP结合形成凋亡复合体caspase酶。
细胞凋亡的外部途径(也称为死亡受体通路)主要由肿瘤坏死因子受体Fas与其配体FasL结合启动。Fas是一种跨膜蛋白,属于肿瘤坏死因子受体超家族成员,FasL诱导Fas三聚化,使Fas的三个死亡结构域聚集成簇,吸引胞质中带有相同死亡结构域的with体——aFas相关蛋白(Fas唱associatingprotein—novel死亡death诱导domain信号复,FADD合物)(形death成一唱inducing个多蛋白signaling复合plex,DISC)
[16]
,FADD通过其N末端与无活性的caspase唱
8酶原发生同嗜性交联,然后caspase唱8二聚化而自身切割活化,激活下游效应caspase。
2.细胞凋亡的调控:(1)Bcl唱2蛋白家族:Bcl唱2基因是其家族成员中最早被发现并证实具有重要调控凋亡作用的基因,随着研究不断深入,众多与Bcl唱2具有较高同源性的基因被发现,目前已经发现并命名的共有20余种,它们的表达产物共同构成Bcl唱2蛋白家族。Bcl唱2蛋白家族中一部分成员表现为抵抗细胞凋亡,如Bcl唱2、Bcl唱xl等,主要分布在内质网膜、线粒体膜和核膜上,具有四个Bcl同源结构域(BH1、BH结构不同又分为两类2、BH3、BH4);另一部分成员表现为促进细胞凋亡,一类为多结构域成员,如Bax、Bak,根据等,具有三个Bcl同源结构域(BH1、BH2、BH3),另一类为单BH号刺激时大部分位于胞质中3结构域成员,如Bad、Bid,等少量疏松黏附于细胞内膜结,促凋亡蛋白在没有凋亡信构。抗凋亡蛋白与促凋亡蛋白通过形成同源二聚体(如Bcl唱2唱Bcl唱2、Bax唱Bax)或异源二聚体(如Bcl唱2唱Bax)共同维持、调控细胞凋亡水平
[17]
。
(2)MAPK家族:MAPK家族成员包括细胞外信号调节激酶JNK,(p38ERKMAPK1/2、等p44。MAPKERK1//p242信号转导通路存在于大多数细
MAPK),应激活化蛋白激酶,
?335?
胞中,被IL唱3等细胞因子激活后作用于胞质或胞核的底物,引起相关蛋白的特异性表达JNKP和p38MAPK激活后磷酸化,调控细胞的增殖P53蛋白,通过进一步刺激、应激、凋亡。活凋亡53蛋白的转录翻译或者诱导。
Fas、Fas唱L5表达上调从而激此外,DAPK、P53、P62、NF唱κB等信号分子也可通过不同方式干预凋亡内、外部途径从而激活凋亡。
3.凋亡中的Atg:(1)Atg6:自噬核心基因Beclin1为酵母菌Atg6在哺乳动物中的同源基因,其编码的蛋白调控自噬前体的形成,引导相关蛋白定位于自噬体膜。然而,Beclin员相互影响
1在细胞内的生物功能通过多种方式与[18]
。Bax蛋白相互作用因子1(BaxBcl唱唱interacting
2家族成factor可直接作用于1,Bif唱1)作为一种抑癌基因UVRAG影响Beclin,1唱不仅与Vps34Bax复合体相互作用,使Vps,还34的磷酸化作用上调并激活自噬[19]
。而且更加重要的是,
与自噬和凋亡的调控Bcl唱2蛋白通过其共有的。LiangBH3等
结构域与[20]
用γHVBeclin681vBcl相互作用参
唱2亲和层
析柱提纯出一个大分PI子蛋内在蛋白3K唱UVRAG白复合物Bcl唱2唱Beclin1唱ClassⅢ,分别与内质网膜。如前所述,Bcl、线粒体膜和核膜相结合唱2蛋白家族中抗凋亡成员为膜;促凋亡成员在没有凋亡刺激信号时大部分位于胞质中,少量疏松黏附于细胞内生物膜结构
[21]
。而Bcl唱2蛋白家族成员在亚细
胞结构上的不同定位决定其发挥何种生理功能:位于线粒体膜上的Bcl唱2/Bcl唱xl通过其BH3结构域与同族蛋白形成同源二聚体xl处于正常水平
、Bcl唱xl(唱BclBax唱2唱等Bcl唱2、Bcl唱xl唱Bcl唱xl)或异源二聚体(Bcl唱2唱Bcl唱[17]
)来维持家族蛋白的稳定分布及细胞内凋亡;位于内质网膜上的Bcl唱2/Bcl唱xl通过BH3
结构域与Beclin1结合从而起到抑制Beclin1复合体上ClassⅢPI3K活性的作用
[22]
。Bcl唱2与Beclin1共同组成对环境的
感受因子,在恶劣环境中,Beclin1与Bcl唱2的结合明显减少从而上调细胞自噬水平;而如果细胞遭受较强损伤因素刺激,胞质中单BH3结构域促凋亡蛋白不仅可以通过竞争性结合线粒体表面抗凋亡蛋白Bcl唱2/Bcl唱xl,导致Bcl唱2唱Bax等二聚体解聚从而引发线粒体内细胞色素C释放启动内部凋亡途径,同时通过竞争性结合内质网上Bcl唱2/Bcl唱xl蛋白的BH导自噬
3连接凹槽[23]
。因此,从而解除,任何细胞内信号通路只要影响到Bcl唱2/Bcl唱xl对Beclin1的抑制而诱Bcl唱2与
Beclin的DAPK1二者结合都将导致细胞内自噬水平上调磷酸化Beclin1使其与Bcl唱2解离发挥激活自噬的,例如活化作用,而JNK活化后磷酸化Bcl唱2不仅促使内质网膜上Bcl唱2唱Beclin1解聚从而激活自噬,而且还促进了Bcl唱2唱Bax的解聚从而激活凋亡
[24唱25]
。
此外,最近的一些研究发现,胞质内钙离子增多时可激活相关钙调蛋白激酶β和腺苷酸活化蛋白激酶,最终通过抑制mTOR复合体而激活自噬,而Bcl唱2可通过抑制钙离子从内质网中释放影响自噬
[26]
。
(2)Atg5:Atg5作为自噬核心蛋白参与自噬前体双层膜结构的形成,自噬发生时,Atg5通过第130位赖氨酸与Atg12
结合主要复合物形式存在。而近来的一些实验结果表明,Atg5通过多种方式参与凋亡激活。Yousefi等
[27]
发现Atg5
参与凋亡内部途径的激活:中性粒细胞应激后全长为33kb的Atg5可被活化的钙调蛋白酶在其位点191~196切割裂解为长度为24kb的片段(truncated唱Atg5,tAtg,51~193),裂解物tAtg5易位至线粒体后引起细胞色素C释放从而激活线粒体相关的内部凋亡途径,如果在凋亡细胞中使用Calpain阻滞剂或RNAi下调Calpains活性可以阻断Atg5的裂解物tAtg导凋亡发生时5形成;而且他们进一步的研究发现在,高水平表达的抗凋亡蛋白BcltAtg唱25可以通过不表达增强诱影响Atg5裂解的方式保护细胞免于tAtg5诱导的死亡,提示Caspains导凋亡内部途径激活的方式很可能是通过与线粒体膜上对Atg5的裂解发生在Bcl唱2活化的上游,而tAtg5诱Bcl唱2另一方面家族蛋白相互作用,Pyo等
[28]
。
在干扰素与Atg5诱导细胞自噬性
死亡的实验中发现Atg5可以同FADD相互作用从而引起细胞发生FADD介导的caspase酶参与的细胞死亡,提示Atg5参与凋亡的外部激活途径。
而且,实验发现Atg5基因敲除后肿瘤细胞凋亡途径受到抑制;而Atg5过表达将使细胞对各种损伤刺激更加敏感,更加容易引起凋亡激活,或者可以理解为自噬激活降低了凋亡激活的门槛或阈值。因此,凋亡抗性较高或受到损伤较小的细胞可以利用自噬抵抗压力延长生存时间,而凋亡抗性较低或损伤较重的细胞则因为自噬激活而更容易发生凋亡,从而维持组织间内环境平衡
[29]
。自噬与凋亡的这种协同作用
促进了体内受损细胞的适者生存。
(3)Atg3唱Atg12:最近,Radoshevich等
[30]
发现了一种以往
未曾注意的Atg复合物———Atg3唱Atg12:该复合物不仅参与自噬前体形成时Atg蛋白之间的泛素样结合,而且通过某种非自噬相关的作用参与凋亡途径的调控。实验发现,Atg3唱Atg激活途径更加敏感12易位至线粒体后使损伤细胞对线粒体诱导的凋亡内部,而对死亡相关受体诱导的凋亡外部激活途径没有影响;Atg3基因突变后不能与Atg12通过共价键结合形成复合物,从而失去影响线粒体相关凋亡激活途径的功能,而且,Atg3突变后对非选择性自噬无明显影响,但选择性的线粒体自噬明显降低,这些证据提示Atg3是可能通过影响线粒体参与自噬与凋亡间调控,但是其具体作用机制还不清楚,有待进一步研究。另一项与此相关的实验发现,游离的AtgAtg结构域1212具有一类似可作为促凋亡因子参与细胞损伤应激,但是Atg12BH可通过这个3结构的模体BH,3此模体并非经典的。实验发现样的模体与Bcl唱2家族BH3蛋白相互作用参与线粒体膜上Bax蛋白的激活及线粒体外膜通透性改变,从而在凋亡内部激活途径中发挥作用
[31]
。
(4)caspase:凋亡可以通过caspase酶的强大切割作用分解多种caspase割,而Atg唱Atg8切割来影响自噬表达:Atg3可被caspase唱3、caspase唱6、4、Atg,7、BeclinAtg9唱1可被(Atgcaspase6)可被唱3切割
caspase[32]
唱。3、其中caspase,Atg唱66切和
Atg4被切割后形成的片段具有影响凋亡的作用。Atg6被活
?336?化的caspase唱3切割后失去诱导自噬的功能,但其C末端碎片易位至线粒体后使细胞对凋亡更加敏感
[33]
,这个发现提
示细胞可能存在某种动态平衡:细胞感受不同强度及时间的压力刺激后Bcl唱2调控的Beclin1和Caspases发生顺序激活,然而,一方面Beclin1激活的自噬抑制Caspase酶,另一方面Caspase证了自噬与凋亡系统的双稳态酶激活后切割Beclin1,二者之间的相互作用不仅保
,而且完整长度的Beclin1及其C末端Beclin1在细胞的动态平稳影响细胞自噬和凋亡的强度调节
[34]
。Atg4本身就是一种特殊的半胱氨酸蛋白酶,
其被活化的caspase唱3切割后形成两个片段,N末端碎片具有蛋白酶活性并可使GABA受体相关蛋白类似物1脱脂,而含有BH3结构域的C末端碎片可被募集至线粒体基质中介导活性氧自由基形成加重细胞损伤
[35]
。
三、问题与展望
自噬不仅参与细胞的生长、分化、衰老、死亡等生理过程,还参与肿瘤发生、缺血缺氧、免疫应答等病理过程,自噬对细胞各个方面均产生影响。但是,令人困惑的是,自噬在不同的生化过程中,甚至是同一生化过程的不同阶段,扮演着迥然不同的角色,自噬与凋亡关系也因此复杂而多变。近年来,关于Atg蛋白的研究进展为我们了解自噬与凋亡提供了一个平台:当细胞遭受损伤刺激或压力应激时,Atg参与的自噬首先激活,暂停细胞合成功能并降解损伤细胞器及相关蛋白(包括损伤线粒体及caspase酶等),为细胞生存及修复提供能量和原料,减轻细胞损伤程度,延缓凋亡发生;当细胞损伤加重时,凋亡激活介导无法挽救的细胞程序化死亡以维持内环境稳态,在此过程中,一方面,Atg3、Atg4、Atg5、Atg6、Atg亡相关的多种水解酶通过其强大的切割作用使8、Atg12等多种Atg蛋白参与凋亡的激活,另一方面Atg裂解从,凋而降低自噬水平,而这些蛋白碎片或蛋白复合物(Atg6碎片、
Atg亡,3唱使细胞对凋亡更加敏感Atg12复合物等)又可通过易位至线粒体的方式影响凋(降低了凋亡激活的阈值)。因此,自噬与凋亡的共同作用使得细胞损伤时凋亡抗性较高或受到损伤较小的细胞可以利用自噬抵抗压力延长生存时间,而凋亡抗性较低或损伤较重的细胞则因为自噬激活而更容易发生凋亡,从而筛选损伤细胞,促进损伤细胞的适者生存。
自噬与凋亡共同参与细胞最终结局的选择,两者间分子水平的复杂联系使得这种调控高效而精细。Atg蛋白的发现及研究让我们对自噬现象及其与凋亡的联系有了更客观的认识,但目前的研究结果只是证实了Atg蛋白在自噬与凋亡中发挥重要作用,却并不清楚不同环境下其多重表现的调控机制,更无法做到人为干扰其功能从而达到既定目标。但是,可以期待的是,随着针对Atg研究的不断深入,通过干扰胞结局将不再是梦想Atg蛋白的功能从而改变细胞自噬与凋亡水平并最终影响细
。
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(本文编辑:杨智华)
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转载请注明出处范文大全网 » 自噬相关蛋白Beclin1、
0.05),与患者年龄、组织分化程度无关(p>0.05)。在>25%;阳性:阳性细胞25%~>