滬鼎生物|什么是細胞自噬?

自噬（autophagy）是由 Ashford 和 Porter 在 1962 年發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)有“自己吃自己"的現(xiàn)象后提出的，是指從粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的無核糖體附著區(qū)脫落的雙層膜包裹部分胞質(zhì)和細胞內(nèi)需降解的細胞器、蛋白質(zhì)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(nèi)容物，以實現(xiàn)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(yīng)答時的作用,在不同的器官如肝臟或在培養(yǎng)細胞中,氨基酸的匱乏會誘導(dǎo)細胞產(chǎn)生自體吞噬,由自體吞噬分解大分子,產(chǎn)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(fā)育、老化和分化過程中,自體吞噬負責(zé)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(zhì)的塞梅林神經(jīng)節(jié)中,多巴胺能神經(jīng)元中的神經(jīng)黑色素的合成就需要把細胞質(zhì)中的多巴胺醌用AV包被隔離起來。

自噬發(fā)生的過程

AUTOPHAGY

AUTOPHAGY

在此過程中，自噬體的形成是關(guān)鍵，其直徑一般為 300 ~ 900 nm，平均 500 nm，囊泡內(nèi)常見的包含物有胞質(zhì)成分和某些細胞器如線粒體、內(nèi)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(huán)境變化的有效反應(yīng)。

由于自體吞噬較少受到關(guān)注,而且很難在體外實驗條件下實現(xiàn),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(jīng)勾勒出自體吞噬過程的大致輪廓:細胞質(zhì)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(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體;囊泡最終形成雙層膜結(jié)構(gòu),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(nèi)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(nèi)的酶降解自體吞噬泡中的內(nèi)容物和內(nèi)膜。在整個自體吞噬過程中,細胞質(zhì)和細胞器都受到破壞,線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)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(jù)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(jù)細胞物質(zhì)運到溶酶體內(nèi)的途徑不同，自噬分為以下幾種。

①大自噬：由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體或細胞質(zhì)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(nèi)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(nèi)降解；

③分子伴侶介導(dǎo)的自噬（chaperone mediated autophagy, CMA）：胞質(zhì)內(nèi)蛋白結(jié)合到分子伴侶后被轉(zhuǎn)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(zhì)分子，在清除蛋白質(zhì)時有選擇性，而前兩者無明顯的選擇性。

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