设为首页 - 加入收藏 - 网站地图 亿度网(nikest.com),天道酬勤,努力奋斗!
当前位置:主页 > 科技资讯 > 正文

深度长文!细胞自噬在健康和疾病中的作用

时间:2018-03-14 09:21 作者:未知
 

 

 


N.R.FULLER, SAYO-ART LLC 细胞自噬的发现上世纪50年代中期,圣路易斯华盛顿大学医学院的Sam Clark Jr.通过电子显微镜观察新生鼠肾,并发现了他以前从未见过的东西。正如他后来所描述的那样,在肾细胞的细胞质内似乎存在膜结合结构。有趣的是,这些结构似乎含有改变的线粒体。在Clark发表观察结果后不久,几位独立的研究人员支持了这一发现。其中包括阿尔伯特爱因斯坦医学院的Alex Novikoff,并使用了细胞溶质体这一术语来描述这些结构。 他和他的同事Edward Essner在1962年写到:“细胞质在液滴中找到了方向,显然正在消化过程中。”这也就是今天所说的宏自噬,这个词来源于希腊语“auto”,意思就是“自我”,“phagein”意思是“吃”。在自噬过程中,细胞以一种受调控的方式消耗自身的部分。自噬的标志是一种称为噬菌体的瞬时双膜结构的形成。与分泌物运输囊泡相反的是,它从一个细胞器中分离出来,其中的底物已经被包裹在里面,噬菌体在其组装过程中获得了底物。可能在细胞质中形成独立的结构,也可能与细胞器接触。吞噬泡不断扩大,在底物容量方面提供了巨大的灵活性。随着它的扩张,会隔离细胞质组分,包括蛋白质,脂质,甚至整个细胞器。一旦其有效载荷得到保证,吞噬细胞就会关闭并成熟为一种自噬体,然后将被隔离的底物封闭在这个隔间的腔内。然后,自噬体通过膜融合将底物送到真菌和植物的溶解室,以及在后生的溶酶体中进行降解和循环利用。这就是半个多世纪前引起了Clark和Novikoff注意力的自噬体。今天,自噬被认为是维持细胞稳态的关键过程,也是对等压力源的反应,如营养缺乏,这可能会危及细胞的生存。当细胞接触到这些压力源时,原本在低水平发生以平衡生物分子的恒定合成的自噬,就会被大幅度上调。这种上调会增加了细胞的吸收和降解,将大分子释放回胞质中以驱动必须的代谢反应并产生能量。在正常和压力条件下,自噬对细胞健康的贡献,意味着这种严格调控和精确协调过程的重要生理和病理作用。事实上,自噬在哺乳动物的发育过程中被发现是有用的。此外,最近的研究发现自噬是各种疾病和病症的重要调节器。探索自噬在发育和疾病中的参与,对于更全面地了解这一途径的作用至关重要,并且可能对保持健康或治疗疾病有影响。自噬机制细胞中的一些分解代谢途径分解大的分子。值得注意的是,一种叫做泛素蛋白的小蛋白质与另一种细胞蛋白的结合——通常是连续添加泛素蛋白来生成聚类蛋白链——可以标记蛋白质降解,从而导致氨基酸的释放。其他生物聚合物也存在类似的降解机制。那么,自噬的独特之处在哪里呢?答案在于自噬体大小和底物选择的灵活性。自噬可促进大量的底物降解,使细胞能够快速高效地在各种营养不足的情况下产生可循环的基本建筑材料。此外,自噬是能够降解整个细胞器的唯一途径,无论是随机或以有针对性的方式进行 - 这是真核细胞复杂环境内维持平衡状态的关键过程。自噬受到严格的调节,以确保只有在需要时才会加速,然后及时地进行。细胞的中心代谢传感器TOR复合体1,对氨基酸和生长因子的可用性很敏感,并且当这些成分丰富时抑制自噬诱导。当细胞缺乏这些分子时,TORC1 / MTORC1失活,促进自噬的增加。与此同时,其他分子调控器监测细胞的各种营养状况,如葡萄糖,或以ATP的形式提供能量,当这些营养物质或代谢产物达到极低的水平会触发自噬。一旦启动自噬,多个自噬相关蛋白(Atg)蛋白协同作用,以协调噬菌体的形成和自噬的后续步骤。尽管目前科学家们对自动吞噬的整个过程已经很清楚了,但这个领域仍在努力寻找和适应许多缺失的谜团。例如,对自噬体的膜的供体没有具体建立。同样,我们也不能完全理解噬菌体扩张是如何被调控的,或者是什么决定了自噬的发生频率。当我们认为许多类型的自噬是高度选择性的,并且这些过程的启动和调节仍然是神秘的,就会出现更多的问题。进一步了解这些选择途径至关重要,因为它们与胚胎发育、健康成长和人类疾病密切相关。