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自噬
内容：
1
）什么是自噬？
包括自噬的定义、形态学特征、分子基础、调控等
2
）自噬的意义
自噬与细胞存活、细胞死亡、疾病、衰老等的关系
3
）怎么研究自噬？
主要谈谈怎么证明细胞发生了自噬，即自噬的判断标准和各种研究自噬的方法及局限性。
透射电镜下自噬的照片：
上图的英文说明：
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（
autophago
some
）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
< br>）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（谁不喜欢留一手呢？）。
自噬相关基因（
au
tophagyassociatedgene,ATG
）：在自噬过程中到底有哪些蛋
白的参
与，
即自噬相关蛋白的鉴定是目前自噬研究主要的任务。
由于自噬研究的历史关系，
很多基
因在
酵母和哺乳动物中有不同的命名。
在
/books/?rid=.24964
中介绍了一些较早
发现
的自噬相关基因，下面列出几个新近发现的：
1
）
bif-1
（又叫
End
ophilinB1
）和
UVRAG
（
ultravioletirradiationresistance-
associatedgene
）
相关文章：
Bif-1intera
/d/75c245aa6c8cf8644c33bcf86e8c6ef8add3da69469e0e0
0
2
）
VM
P1
（
Vacuolemembraneprotein1
）
相关文章：
ThePancreatitis-induced
VacuoleMembraneProtein1TriggersAutophagyinMammalia
nCells
.pdf
/d/a4a74e47a1d515
089558fe39db2177ff931ee8114a611e00
3
）
DRAM
（
damage-
regulatedautophagymodulator
）
相关文章：
DRAM,ap53-InducedModula
torofAutophagy,
/d/69fee934467a3fc4b9a7
0b88c9292160a631c78f42111300
4
）
TP53INP2
（
TumourProtein53InducedNuclearProtein2
）
相关文章：
/d/40e5d3a2f6a0ec5fce4dc91c32880ae293201a582 cf33500
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
）
ClassIPI3Kpathway
（
PI
——
phosphatidylinositol
，磷脂酰肌醇）
与
IRS(Insulinreceptorsubstrate)
结合，接受胰岛素受体
传来的信号（血糖水平高抑制自
噬）
详细介绍参见：
维基百科
/wiki/Phosphoinositide_3-kinase
/life-science/cell-biology/learning-
center/pathfinder/pathway-
maps/p
2
）
mTORpathway
（
ma
mmaliantargetofrapamycin
）
mTOR
在人类中的同源基因是
FRAP1
（
FK506bindingprotein12-rapam
ycinassociatedprotein1
），是一个丝
/
苏氨酸蛋白激酶。
能接受多种上游信号，如
< br>ClassIPI3K
、
IGF-1/2
、
MAPK
，能感受营养和能量的变化。
详细介绍见：
/wiki/MTOR
激活类
1
）
ClassIIIPI3K
结构上类似于
ClassIPI3K
，但作
用相反。
接受上述信号的自噬蛋白：
目前都把焦点集中在
beclin1
（
酵母同源物为
atg6
），能与多种蛋白结合，如
Vps34
（
ClassIIIPI3K
的催化亚单位），
mTOR
，
BCL-2
和
BCLXL
蛋白等，
更多介绍请参阅
OMIM
：
/entr
ez/?id=604378
。
在【
动态版】
/bbs/post/view?bid=154&id=14115812&
sty=1
中介绍了日本科
学家最新的发现：
< br>beclin-1
有可能成为人工干预自噬活性的靶点。
需注意的是，
beclin-1
是一个
多功能蛋白，除了接受自噬信号，它还可以接受很多其它的
信号对自噬进行调节，越来越
多的证据表明，
beclin-1
可能是自噬的“守门人”。<
/p>
自噬体的发生：
目前认为，
自噬体的膜不是直接来源于高尔基体或内质网，
而是在胞浆中重新生成的，
但具
体的机制尚不清楚。
当
beclin-1
被
活化后，胞浆中先形成很多个
membranesource
（
自噬体膜发生中心），在它
们不断扩展的过程中（
phagop
hore
到
autolysosome
），
VMP1
蛋白由内质网和高尔基体转位
到自噬体膜上（
VMP1
又叫
TM
EM49
，已知唯一与自噬有关的
跨膜
蛋白），同时，
MAP1-LC3
由
胞
浆型（即
LC3-I
）转位到自噬体膜（即
LC3-II
），
LC3
这一转变
过程可被
WesternBlot
和
荧
光显微镜检测到，现已成为监测自噬体形成的推荐方法。
自噬与细胞死亡的关系：
有必要说明
一下的是，细胞死亡是一个非常复杂的过程，为了研究方便，需进行分类，
但我们思考时
不要局限于这些
人为的
分类，而应注重于现象本身来研究其背后
的机制。
一直以来人们从不同角度、用不同方法来观察细胞的
死亡，并把细胞的死亡方式分为
2
类：
坏死和凋亡，
因为两者有着明显的区别，
其中最主要的区别之一
就是细胞膜的通透性——
坏死细胞的细胞膜丧失了完整性，
内容
物被释放出来，
染料可自由进入细胞，
而凋亡细胞保
持完整，
无内容物释放，
染料也被排斥。
很多实验亦根据这一原理来设计以区分坏死和凋亡，
这将在后面一一介绍
，
如同刚刚说明的那样，
这些实验只能说明细胞膜的通透性
（必要条件，
不是充分必要条件），而不能用来证实坏死细胞或凋亡
细胞。
一般认为坏死是被动的，不可控的，而凋亡是主动的，
可控的。为了强调这一点，凋亡
被定义为程序性细胞死亡（
pr
ogramcelldeath
，
PCD
）。但无论是坏死还是凋亡，都是一个
过程，是需要时间的（尤其是凋亡，从启动到完
成，细胞要执行很多反应），而且细胞死亡
后都有“尸体”。
在研究自噬与凋亡的关系时，
人们发现细胞死亡前胞浆中存在大
量的自噬体或自噬溶酶
体，但这样的细胞缺乏凋亡的典型特点，如核固缩（
pyknosis
）
,
核破
裂（
karyorhexis
）、
细胞
皱缩（
shrinkage
）、没有凋亡小体的形成等，被称为
自噬样细胞死亡
（
autophagiccelldeath<
/p>
，
ACD
），它是一种新的细胞程序性死
亡，为了与凋亡区别，被命名
为
TypeIIcelldeat
h
，相应的，凋亡为
TypeIcelldeath
，坏死为
TypeIIIcelldeath
。<
/p>
尽管这样，但对于自噬是否是细胞死亡的直接原因目前还存在很
大的争议。到底是
Celldeath
by
autophagy
（自噬引起死亡）还是
Celldeath
with
autophagy
（死亡
时有自
噬发生，但不是直接原因）？
对此，自噬研究领域“大牛”级专家
LevineBeth
在一
篇
nature
的
Review
中表达了自己的
观点。
由于在形态学上
2
者无明显区别，但通过阻断自噬，观察细
胞的结局可区分开来：
Celldeath
by
autophagy
细胞存活，而
Celldeath
with
autophagy
细胞死亡。
Au
tophagiccelldeath
：
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”
。<
/p>
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
< br>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，这一现象被称为“自噬潮”（
auto
phagicflux
），广
泛用于自噬形成的监测。
自噬潮为细胞度过危机提供了紧急的营养和能量支持，
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< p>
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。
参考文献：
Autophagyandtoll-
likereceptors
：
AutophagyandCell
Death
：
Autophagyandcancer
：
< br>
自噬的研究方法：
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
）
BredeldinA/Thapsigargin/Tunicamyci
n
：
模拟内质网应激
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