滬鼎生物|什么是細胞自噬?

自噬（autophagy）是由 Ashford 和 Porter 在 1962 年發現細胞內有“自己吃自己"的現象后提出的，是指從粗面內質網的無核糖體附著區脫落的雙層膜包裹部分胞質和細胞內需降解的細胞器、蛋白質等成分形成自噬體（autophagosome），并與溶酶體融合形成自噬溶酶體，降解其所包裹的內容物，以實現細胞本身的代謝需要和某些細胞器的更新。

自噬的功能

(1)饑餓應答時的作用,在不同的器官如肝臟或在培養細胞中,氨基酸的匱乏會誘導細胞產生自體吞噬,由自體吞噬分解大分子,產生在分解代謝和合成代謝過程中所必須的中間代謝物。

(2)在細胞正常活動中的作用,如在動物的發育、老化和分化過程中,自體吞噬負責降解正常的蛋白以重新組建細胞。盡管通常人們認為自體吞噬不具有選擇性,但是在某些病理和壓力條件下,通過自體吞噬能選擇性地隔離某些細胞器,如線粒體、過氧化物酶體等。

(3)在某些組織中的特定功能,如黑質的塞梅林神經節中,多巴胺能神經元中的神經黑色素的合成就需要把細胞質中的多巴胺醌用AV包被隔離起來。

自噬發生的過程

AUTOPHAGY

AUTOPHAGY

在此過程中，自噬體的形成是關鍵，其直徑一般為 300 ~ 900 nm，平均 500 nm，囊泡內常見的包含物有胞質成分和某些細胞器如線粒體、內吞體、過氧化物酶體等。與其他細胞器相比，自噬體的半衰期很短，只有 8 min 左右，說明自噬是細胞對于環境變化的有效反應。

由于自體吞噬較少受到關注,而且很難在體外實驗條件下實現,因此,對自體吞噬的機制還不是很了解。研究主要集中在酵母及其它重要的單細胞真核生物,而對植物和哺乳動物細胞中的自體吞噬過程的了解則更少。盡管對自體吞噬具體過程的了解還需要大大加強,但是人們已經勾勒出自體吞噬過程的大致輪廓:細胞質中的線粒體等細胞器首先被稱為“隔離膜"的囊泡所包被,這種“隔離膜"主要來自于內質網和高爾基體;囊泡最終形成雙層膜結構,即自吞噬體(autophagosome),也稱之為初始自體吞噬泡(initial autophagic vacuoles , AVi);自吞噬體與胞內體融合形成中間自體吞噬泡(intermediate autophagic vacuoles, AVi/d);最終自體吞噬泡的外膜與溶酶體融合形成降解自體吞噬泡(degrading autophagic vacuoles, AVd),由溶酶體內的酶降解自體吞噬泡中的內容物和內膜。在整個自體吞噬過程中,細胞質和細胞器都受到破壞,線粒體和內質網受損。雖然自體吞噬并不直接破壞細胞膜和細胞核,但是有證據表明,在最初斷裂或消化后,細胞膜和細胞核會最終變成溶酶體以消化和分解自身。

自噬分類

根據細胞物質運到溶酶體內的途徑不同，自噬分為以下幾種。

①大自噬：由內質網、高爾基體或細胞質膜等來源的膜包繞待降解物形成自噬體，然后與溶酶體融合并降解其內容物；

②小自噬：溶酶體的膜直接包裹長壽命蛋白等，并在溶酶體內降解；

③分子伴侶介導的自噬（chaperone mediated autophagy, CMA）：胞質內蛋白結合到分子伴侶后被轉運到溶酶體腔中，然后被溶酶體酶消化。CMA 的底物是可溶的蛋白質分子，在清除蛋白質時有選擇性，而前兩者無明顯的選擇性。

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