细胞自噬(autophagy)是依赖溶酶体途径对胞质蛋白和细胞器进行降解的一种过程,在进化有验假稳省上具有高度保守性,广泛存来自在于从酵母、线虫、果蝇犯化除坏服心士到高等脊椎动物的细胞中。根据细胞内千基及重么底物进入溶酶体腔的方式不同,细胞自噬可分为大自噬(macroautophagy)、小自噬(microautophagy)和分子伴侣介导的自噬(chaperone-360百科mediated aut苏染养背组山手口ophagy,CMA)三种方式。
细胞自噬受草师到各种胁迫信号的诱导,在饥饿状态下胞质中可溶性蛋白和部分细胞器被降解成氨基酸等用于供能和生物合成,这是真核细胞在长期进化过程中形成的一种自我保护机制。另外,细胞自噬八气光必练具有持家功能,清除变性或错误折叠的蛋白质、衰老地数试或损伤的细胞调器等,这有利于细胞内稳态的维持。近年来许多研究表明,细胞自噬与个体发育、氧化性损伤保护、肿瘤细胞教套扬文较轮的恶性增殖及神经退行性疾病有关。
自噬作用(autophagy)
自噬作用是普遍存在于大部分真核细胞中的来自一种现象, 是溶酶体对自身结构的吞噬降解, 它是细胞内的再循环系统(recycling system)。
自噬作用主要是清除降解细胞内受损伤的细胞结构、衰老的细胞器、以及不再需要的生物大分子等。自噬作用在消化的同时,也为细胞内细县员重控效高政例胞器的构建提供原料,即细胞结构的再循环。因此,溶酶体相当于细胞内清道夫。自噬作用机制失灵将导致细胞异常甚至死亡。
日本科学家日前在英国《自然》杂志网络版360百科上发表论文说,细胞自噬作用充当着细胞内分解变异蛋白质的"垃圾处理厂",题宗即笑自噬作用机制失灵将导致细胞异常甚至死亡。自噬作用是细胞为摆脱饥饿状态而将自己内部的部分蛋白质分解为氨基酸,从而获取养分的现象。
总体上看,动物细胞是一个三层结构:最外面是细胞膜,中间是细胞华村质,细胞核被包裹在最里面。大部分功能性细胞器和生物分子都悬浮在细胞质中,因此,很多细胞活动都在细胞质中进行。由于生理生化反应多而复杂,经常产生大量残渣,致使细胞活动受到影响甚至停滞,在这种情况下,自噬作用就非常重要:将淤积在细胞质中的蛋白质等代谢残渣清除掉,恢复正常的细胞活动。
清理细稳抓又先念散一货财月胞质能让细胞重获新生,对于神经细胞这类不可替换的细胞来说,这个过程尤为重要。神经细胞一旦分化成熟,就会保持当前状态,直到母体生物死去,它们没有其他方式来县例末放职读械恢复和维护自身功能。细胞机死环帮检拿溶生物学家还发现,自噬作用还能抵御病毒和细菌的侵袭。任何躲过细校乱均证江三虽选胞外免疫系统,通过细胞膜进入细胞质的异物或微生物,都可能成为自噬系统的攻击目标。
不论自噬过程启病放科食李讨观是犯动过慢还是过快,担则衣你法八继固许或者出现功能障碍,都将导致可怕的后果。数百万克罗恩病(Crohn's disease,一种炎症性肠病)患者的患病原因,可能就是因为他们的自噬系统出现缺陷,无法抑制肠道微生物的过度生长;大脑神经细胞自噬系统的崩溃,则与阿尔茨海默病(Alzheimer s disease)和细胞衰老有关。即使自噬系统运作良好,它仍可能对人体不利。当癌症病人接受了放疗及化疗后李造球权采效,自噬系统可能救活奄奄一息的癌细胞,使癌症无法根治。有时,自噬系统会为了生物体的整体利益,将病变细胞去除,但它偶尔又会热心过度,去除一些重要细胞,完全不理会这样做是否符合生物体的整体利益。
自噬(autophagy)这个词来源于希腊词语auto(自我)以及Phagein(吃)。所以,自噬表示搞则耐底西训困还非汉"将自己吃掉"。1963年,比利时科学家克里斯蒂安·德·迪夫(Ch定尽洋却是践祖克缺ristian de Duve,1974年的诺贝尔医学奖得主)发明了"自噬"一词。当时研究人员发现细胞能够将自身成分用膜包起来,形成袋状囊泡并运送到溶酶体降解掉。
20世纪50年代,科学家观察到一种新型的细胞器,它含有著核假入可消化蛋白质的酶,碳水化合物以及脂质。这种细胞器后来被称为"溶酶体",是细胞内生化成分降解的工厂。迪夫因发现溶酶体获得1974年诺贝尔生理学或医学奖。
在20世纪60年代,科学家陆陆续续在溶酶体内发现许多细胞成分,甚至是细胞器。因此可以推断,细胞内拥有一种机制可以将大量的细胞内容物运输进溶酶体。生化和显微镜下观察的结果也逐渐揭示了一种可将细演殖帝川随周哥阳布胞内容物运输到溶酶体的囊泡。迪夫将这个过程称为"自噬",意为"自食"。这全副兵础土止单触展第主些囊泡则称为自噬体。
大隅良典教授在1992年发现,在缺乏营养的情况下,酵占命酒准作击排房建规母细胞出现了大量的自噬现象,这也是人类首次在酵母中看到自噬现象。大隅良典教授决定进行突变株的筛选,他筛选了上千个酵母的突变株,并在1993年找到了一批和自噬有关的酵母突变体,鉴定了15个和自噬有关的基因。4年后,大隅良伤激督克燃热行典教授的团队成功克隆出了ATG1基因(即autophagy related gene)。之后,又有30多个ATG基因被人类找到。之后,和自噬有关的信号通路才得以被阐明。大隅良典的研究集中实西头请在囊泡内蛋白质的降解。这种囊泡与人类细胞的溶酶体相类似。相比人类的细胞,酵母细胞更容易研究,因此常被用做研究人类细胞的模型。特别是在鉴定参与复杂细胞通路的基因上,酵母细胞尤其有用。但是大隅良典面临一个巨大的挑战:由于酵母细胞非常小,它们内部的结构在显微镜下很难被识别。他并不能确定酵母内是否发生了自噬。大隅良典认为如果他打断这个过程,自噬小体应在囊泡内累积并在显微镜下可见。他在突变的酵母菌株中发现了充满没有被降解的自噬小体的囊泡,结果十分惊人。他的实验证明自噬在酵母中确实存在,而且更重要的是,他发现了一种可以发现参与这一过程的基因的方法。