自噬(Autophagy)是一种依赖于溶酶体的细胞内物质降解途径,这一机制在从酵母到哺乳动物中高度保守,以胞质内出现的双层膜结构包裹长寿命蛋白和细胞器的自噬体(Autophagosome)为特征。自噬是一个动态过程,涉及自噬体的形成、与溶酶体的融合、以及通过溶酶体降解的降解产物释放等多个步骤。这样一个复杂的过程需要自噬流状态的发生,对自噬的相关性有了更深刻的理解。在正常生理情况下,自噬的实现需要超过20种自噬相关基因(autophagy-associated gene,ATG)编码的自噬相关蛋白(Atg)的参与。其中,研究较多的蛋白包括ULK1(Atg1)、Atg3、Atg5、Beclin1(Atg6)、Atg7、LC3-I/II(Atg8)等。对自噬流的监测已成为当前自噬研究中的一个热点,信号分子p62(SQSTM1)备受关注。
在多种生理和病理条件下,如营养缺乏或有毒代谢产物积累等,自噬作为细胞反应的关键机制显著增强。在细胞内,受损的蛋白质、脂质、细胞器和蛋白聚集体会被双层膜结构的自噬小泡包裹,随后送入溶酶体(在动物细胞中)或液泡(在酵母中)进行降解和循环利用。通常,自噬作为一种保护机制发挥作用,但其过度激活或抑制可能导致细胞生理功能的异常。
研究表明,自噬在细胞中的作用既包括正向调节也包括负向调节,涉及多条信号通路的上下游分子。例如,在自噬诱导和自噬体形成过程中共有五大核心机制参与合成自噬体,分别为:Atg1/ULK1蛋白激酶复合体、Vps34/III-PI3K-Atg6/Beclin1复合体、Atg9/mAtg9、Atg5-Atg12-Atg16连接系统和Atg8/LC3连接系统。同时,p150/Vps15、Atg14样蛋白(Atg14L)及紫外线辐射抵抗相关基因(UVRAG)是已知的自噬诱导因子。
此外,丝氨酸/苏氨酸激酶哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)在细胞增殖、生长、分化和存活等多个方面起着调控作用,并与自噬的正负调控密切相关。Akt信号通路可通过激活mTOR,从而抑制自噬,而AMPK信号通路则通过抑制mTOR来促进自噬的发生。具体机制表明,mTOR的活化导致Atg13高度磷酸化,使其不易与Atg1/ULK1结合,从而抑制自噬;相反,当mTOR受到抑制时,Atg13去磷酸化后能够与Atg1/ULK1结合,诱导自噬的产生。
在生物医学领域,了解自噬的机制不仅有助于揭示细胞自我保护的内在规律,同时也是开发针对多种疾病的治疗潜力的重要基础。尊龙凯时致力于推动这一领域的研究,希望通过创新的科技,促进自噬相关疾病的早期筛查与治疗,为全球健康贡献力量。