细胞自噬参与蛋白降解及抗原递呈的研究进展
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ＡＴＧ）旧４】。哺乳动物自噬基因的命名与酵母相似，仅有个别差异，如酵母的ＡＴＧ８在哺乳动物称为Ｌｃ３（ｎｌｉｃｒｏｔｕｂｕｌｅ一鹊ｓｏｃｉａｔｅｄｐｒｏｔｅｉｎ１１ｉ曲ｔｃｈａｉｎ３），酵母的ＡＴＧ６在哺乳动物则称为Ｂｅｃｌｉｎｌ。在哺乳动物细胞发生自噬的过程中，存在两条主要的泛素样加工修饰系统：Ａｔｇ一１２结合系统和ＬＣ３修饰系统。Ａｔｇ．１２结合系统对于前自噬小体的形成是非常重要的，而ＬＣ３修饰系统则与自噬小体的形成密切相关。主要过程如下：Ａｔ９１２先由Ｅｌ样酶Ａｔ９７活化，然后被转运给Ｅ２样酶Ａｔ９１０并和Ａｔ９５结合形成自噬前体。前体首先被加工成可溶性的胞浆形式——ＬＣ３．Ｉ，暴露出其Ｃ端的甘氨酸残基。ＬＣ３一Ｉ同样是由Ａｔ９７激活，然后转运至Ａｔ９３（第二种Ｅ２样酶），并被修饰转变成膜结合形式——ＬＣ３－Ⅱ。ＬＣ３一ＫＩ定位子自噬前体和自噬小体上，是自噬的特征性标记。当自噬小体与溶酶体融合以后，位于自噬小体内层膜上的ＬＣ３一Ⅱ被溶酶体水解酶降解。
图ｌ自噬降解途径及自噬小体的形成
２ｐ配及ＬＣ３相关的细胞自噬参与细胞内蛋白的降解细胞内蛋白的合成、降解及二者的平衡是维持细胞生物学功能的关键因素。某些肝脏损伤性疾病和神经退行性疾病的致病机理与细胞内蛋白的异常聚积并形成聚集体（鳃ｇｒｅｇａｔｅｓ）和包涵体（ｉｎｃｌｕ－ｓｉｏｎｓ）有关∞Ｊ。如酒精性肝炎和脂肪性肝炎的肝细胞内出现马洛氏小体（Ｍａｌｌｏｒｙ’ｓｈｙａｌｉｎｅｂｏｄｉｅｓ）、帕金森病（Ｐａｒｋｉｎｓｏｎｄｉｓｅａｓｅ）的路易小体（ｋｗｙｂｏｄｉｅｓ）、肌萎缩侧索硬化（ａｍｙｏｔｒｏｐｈｉｃｌａｔｅｒａｌｓｃｌｅ睁ｓｉｓ，ＡＬＳ）出现的Ｂｕｎｉｎａ小体（Ｂｕｎｉｎａｂｏｄｙ）、Ｈｕｎ—ｔｉｎ昏ｏｎ舞蹈病因扩充性多聚谷氨酸（ｐ０１ｙ醇ｕｔａｍｉｎｅｒｅｐｅａｔ）形成的Ｈｕｎｔｉｎｇｔｉｎ包涵体或聚集体、阿茨海默氏病（Ａｌｚｈｅｉｍｅ西ｄｉｓｅａ∞）出现的神经纤维纠结（ｎｅｕ．啪ｂｒｉｌｌａｒｙｔａｎｇｌｅｓ）等。研究发现，这些聚集体和包涵体大多含有泛素（ＩＩｂｉｑｕｉｔｉｎ）和ｐ６２蛋白（也称Ｓｅ．
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ｑｕｅｓｔｏ∞ｍｅ．１，ＳＱＳＴＭｌ），而且病变细胞常常发生细胞自噬活性明显下降的现象，因此，泛素、ｐ６２以及ＬＣ３参与自噬降解途径的机制分子引起了人们的关注。
ｐ６２是一种在多种信号传导途径中发挥作用的支架蛋白，常出现在泛素相关的细胞聚集体和包涵体中。研究表明，人和小鼠ｐ６２蛋白分别含有４４０和４４２个氨基酸，二者具有高度同源性∞１，ｐ６２蛋白至少由３个结构域组成：Ｎ端的Ｐｈｏｘ和Ｂｅｍｌ结构域（ＰＢｌ），通过ＰＢｌ结构域ｐ６２能发生自我聚集（ｓｅ睢ｌｉｇｏｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）或介导ｐ６２与其他含ＰＢｌ结构域蛋白发生聚集；Ｃ端的泛素相关结构域（ｕｂｉｑｕｉｔｉｎ一部ｓｏｃｉａｔｅｄｄｏｍａｉｎｓ，ｕＢＡ），泛素化的靶蛋白能通过ｕＢＡ结构域与ｐ６２发生结合；中间段含有锌指结构域（ｚｉｎｃｆｉｎｇｅｒ，ｚｉｎｃ）。Ｂｊ巾ｒｋ巾ｙ等拍１报道自噬途径与ｐ６２及其泛素化靶蛋白聚集体的降解有关，实验结果显示：ｐ６２相关的泛素化蛋白聚集体不仅定位于细胞浆和细胞核，而且出现在自噬小体中。如抑制细胞的自噬活性，则导致ｐ６２相关聚集体的大小和数量明显增加，ｐ６２本身的蛋白水平也明显增高。Ｂｊ巾ｒｋ巾ｙ等【６１采用免疫共沉淀技术，发现自噬相关蛋白——ＬＣ３与ｐ６２共同出现在ｐ６２相关聚集体和自噬小体内，ＬＣ３与ｐ６２共同参与了变性Ｈｕｎｔｉｎｇｔｉｎ蛋白的聚集和降解，下调ｐ６２蛋白水平或干扰ｐ６２蛋白的功能都显著增加因变性Ｈｕｎｔｉｎｇｔｉｎ蛋白的聚集所导致的细胞死亡，提示泛素化靶蛋白的降解可能与ｐ６２与ＬＣ３的相互结合并诱发自噬有关。
Ｐａｎｋｉｖ等＂１于２００７年首次证实ｐ６２能与ＬＣ３直接发生结合，并发现人ｐ６２蛋白含有一段与ＬＣ３相互作用的区域（Ｌｃ３?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｎｇｒｅｇｉｏｎ，ＬＩＲ），ｕＲ位于人ｐ６２第３２ｌ～３４２位氨基酸区间，共有２２个氨基酸残基，其中位于Ｃ端的酸性氨基酸簇（ＤＤＤ）和疏水氨基酸残基（ｗｘｘＬ）起着关键作用。研究结果显示，ｐ６２不仅与细胞聚集体和包涵体的形成有关、而且与其降解也有关，其降解过程与ｐ６２直接结合ＬＣ３并诱导自噬有关＂Ｊ。Ｉｃｈｉｍｕｍ等＂１近来进一步发现了小鼠ｐ６２与ＬＣ３结合的结构序列（ＬＣ３ｒ吣ｏｇｎｉｔｉｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅ，ＬＲＳ）。与人ＬＩＲ相比，小鼠ＬＲＳ只由１１个氨基酸残基组成，位于小鼠ｐ６２第３３４—３４４位氨基酸区间，ｃ端的酸性氨基酸簇ＤＤＤ（３３７．３３９ａａ）和疏水氨基酸残基ＷＸｘＬ（３４０—３４３船）与小鼠ｐ６２与Ｌｃ３的结合有关。Ｓｈｖｅｔｓ等一。报道：位于ＬＣ３Ｎ端的第一个ａ螺旋结构（前１０个氨基酸残基）以及位于ＬＣ３泛素核心结构域（ｕｂｉｑｕｉｔｉｎ
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的第５２位苯丙氨酸残基和第５３位亮氨酸残基参与ｐ６２与ＬＣ３的结合。晶体结构证实旧。１０｜，ＬＣ３Ｎ端的０【螺旋结构与泛素核心结构域形成了两个疏水性“口袋”，而位于ｐ６２第３４０位的色氨酸残基和第３４３位的亮氨酸残基分别插入该“口袋”，从而形成稳定的ｐ６２一ＬＣ３复合物。
总之，泛素化的靶蛋白（包括错误翻译、错误折叠、突变变性的蛋白等）能通过ｐ６２Ｃ末端的ＵＢＡ结构域与ｐ６２发生结合，而ｐ６２通过Ｎ端的ＰＢｌ结构域发生自我聚集或与其他含有ＰＢｌ结构域的蛋白发生聚集。聚集的ｐ６２和泛素呈阳性的聚集体在正常条件下能通过ｐ６２上的ＬＲｓ／ｕＲ与Ｌｃ３结合形成复合物，并由ＬＣ３介导形成自噬小体，最后自噬小体与溶酶体融合完成蛋白的降解。如果自噬途径出现遗传性丧失，ｐ６２的ＬＲｓ／ｕＲ出现突变或功能改变，ＬＣ３分子出现突变或功能改变，泛素化的靶蛋白与ｐ６２结合后，不仅不能通过自噬途径加以降解，而且在胞浆中聚集，产生ｐ６２和泛素呈阳性的聚集体或包涵体，从而导致细胞功能的紊乱（图２）…Ｊ。
图２ｐ６２及Ｌｃ３参与细胞内蛋白的自噬性降解
３细胞自噬参与抗原的递呈
３．１自噬与ＭＨＣⅡ类分子的抗原递呈
自噬可以将内源性抗原以ＭＨＣⅡ类分子的形式递呈给ＣＤ４＋Ｔ细胞，进而引起特异性免疫应答¨２｜。早期研究认为，细胞质与细胞核来源的抗原只经由ＭＨＣＩ类分子途径递呈给ＣＤ８＋Ｔ细胞并产生免疫应答¨引。而最近的研究显示，将近２０％的内源性抗原可以通过ＭＨＣⅡ类分子递呈。这些胞内产物主要是通过自噬作用被加工并传递给ＭＨＣⅡ类分子进而递呈给ＣＤ４＋Ｔ细胞。有研究表明，加入３一ＭＡ阻断自噬后可以抑制ＣＤ４＋Ｔ细胞的特异性识别，而对ＣＤ８＋Ｔ细胞则没有影响¨“。
自噬作用的主要目标是长寿蛋白，其以ＭＨＣⅡ类分子的形式对其递呈，然而自噬对于长寿蛋白的选择机制目前仍不太清楚¨２｜。自噬还可能参与了ＭＨＣⅡ类荷肽区室（ＭＨＣｃｌａｓｓⅡｌｏａｄｉｎｇｃｏｍｐａｒｔ?ｍｅｎｔ）的多层膜的形成。ＭＨＣⅡ类分子通过与Ｉｉ（Ｉａ－鹊ｓｏｃｉａｔｅｄｉｎｖ撕ａｎｔｃｈａｉｎ）链上的ＣＬＩＰ（ｃｌａｓｓⅡ－ａｓｓｏ?ｃｉａｔｅｄｉｎｖａｒｉ觚ｔｃｈａｉｎ）结合并在非经典ＭＨｃⅡ类分子ＨＬＡ—ＤＭ（小鼠是Ｈ２－Ｍ）的辅助下完成。这些具有多泡和多层形态的囊泡被称为ＭＨｃⅡ类分子携带区室（ＭＨＣｃｌ鸽ｓⅡ一ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ，ＭⅡＣ）。通过３．ＭＡ对自噬的抑制，同样阻碍了囊泡多层结构的形成。此外，有研究表明，用胶体金标记的晚期内体能与没有标记的自噬小体融合并形成双层膜结构，并且这种融合体在阻断溶酶体降解作用的情况下仍可以稳定存在。由此可以推测，在经典ＡＰｃ细胞内自噬小体和晚期内体的相互融合与ＭⅡＣ的形成相关联（图３）。
图３自噬与多层膜结构的ＭＨｃⅡ类筒肽区室的形成３．２自噬与ＭＨＣ１分子的抗原递呈
抗原交叉递呈（ｃｒｏｓｓ－ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ）诱导ＣＤ８＋特万方数据
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细胞自噬参与蛋白降解及抗原递呈的研究进展
作者：丁磊， 曹萌， 王立新， DING Lei， CAO Meng， WANG Li-xin
作者单位：东南大学基础医学院病原生物学与免疫学系,南京,210009
刊名：
国际免疫学杂志
英文刊名：INTERNATIONAL JOURNAL OF IMMUNOLOGY
年，卷(期)：2009,32(3)
被引用次数：7次
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引证文献(7条)
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引用本文格式：丁磊.曹萌.王立新.DING Lei.CAO Meng.WANG Li-xin细胞自噬参与蛋白降解及抗原递呈的研究进展[期刊论文]-国际免疫学杂志 2009(3)