DNA损伤反应诱导炎症和衰老通过抑制GATA4自噬

合集下载

自噬与泛素化蛋白降解途径的分子机制及其功能

自噬与泛素化蛋白降解途径的分子机制及其功能

自噬与泛素化蛋白降解途径的分子机制及其功能一、本文概述自噬与泛素化蛋白降解途径是细胞内蛋白质降解的两种主要方式,它们在维持细胞稳态、调控细胞生命周期、促进细胞适应环境变化等方面发挥着至关重要的作用。

本文旨在深入探讨这两种降解途径的分子机制及其功能,以期更全面地理解细胞内蛋白质降解的过程及其生物学意义。

我们将对自噬的分子机制进行详细介绍。

自噬是一种通过形成自噬体,将细胞内受损、变性或多余的蛋白质及细胞器运输至溶酶体进行降解的过程。

我们将从自噬体的形成、自噬底物的识别与选择、自噬体与溶酶体的融合以及降解产物的利用等方面,全面阐述自噬的分子机制。

同时,我们还将讨论自噬在细胞自稳、免疫应答、疾病发生发展等方面的生理功能。

我们将对泛素化蛋白降解途径的分子机制进行阐述。

泛素化是一种蛋白质翻译后修饰方式,通过泛素分子与底物蛋白的共价连接,标记底物蛋白以进行降解。

我们将从泛素化过程、泛素化底物的识别与降解、泛素化在细胞周期调控、信号转导等方面的作用等方面,深入探讨泛素化蛋白降解途径的分子机制。

我们还将讨论泛素化蛋白降解途径在细胞生长、分化、凋亡等过程中的生理功能。

我们将对自噬与泛素化蛋白降解途径的交叉点进行探讨,分析它们在蛋白质降解过程中的相互作用与协同作用,以及它们在维持细胞稳态、调控细胞生命周期等方面的共同功能。

通过对这两种降解途径的深入研究,我们有望为理解细胞内蛋白质降解的复杂过程提供新的视角,并为相关疾病的治疗提供新的思路和方法。

二、自噬途径的分子机制自噬是一种细胞内自我消化的过程,通过降解和回收细胞内受损、变性或多余的蛋白质及细胞器,来维持细胞的稳态和生存。

自噬过程涉及多个分子机制的协同作用,主要包括自噬体的形成、自噬体与溶酶体的融合以及底物的降解等步骤。

自噬体的形成是自噬过程的关键步骤。

在饥饿、压力等自噬诱导信号的作用下,细胞内的自噬相关基因(ATG)被激活,启动自噬体的形成。

ATG基因编码的蛋白质参与自噬体膜的形成和延伸,其中,ATG5和ATG12形成的复合物以及ATG8(也称为LC3)的脂化修饰是自噬体形成的关键事件。

线粒体自噬在抑郁症发病机制及治疗中作用的研究进展

线粒体自噬在抑郁症发病机制及治疗中作用的研究进展

[5]
[7]
[8]
表达减少 。该课题组进一步研究发现,中药五灵散可通过
双相情感障碍患者的外周血中发现 SIRT1、2 和 6 mRNA 水平降
TSPO 介导的线粒体自噬改善习得性无助小鼠的抑郁样行为 。
低[21]。在慢性皮质酮诱导的小鼠中观察到 NAD+合成途径受抑
[9]
[10]
与 PINK1/Parkin 途径相比,几种线粒体受体也可以直接
new ideas for the diagnosis and treatment of depression.
Keywords mitophagy; depression; pathogenesis; treatment
抑郁症是一种常见的精神障碍,其临床表现为
体,通过线粒体生物发生将新的蛋白质、脂质添加
粒体自噬可能是对抗应激反应的一部分,而线粒体自噬受损可
噬[27]。二甲双胍还可诱导酸性囊泡和自噬体的形成以增强线粒
能是抑郁症的一种促成因素。
体自噬通量[28]。研究发现,二甲双胍不仅可以减轻多囊卵巢综
1.2 线粒体自噬功能阶段与抑郁症
合征患者的抑郁症状[29],还可改善糖尿病抑郁症患者的认知功
[11]
轻度应激小鼠星形胶质细胞自噬体的形成来增加受损线粒体的
是一种新型的线粒体特异性抗氧化剂,具有清除 ROS 的能力。
清除,还可以增强原代星形胶质细胞中自噬体与溶酶体的融合
研究发现,脑室内注射 mitoTEMPO 可显著减轻大鼠的抑郁样行
来促进自噬通量的畅通 。此外,由于线粒体自噬所有途径最
为[35]。ROCK 抑制剂是靶向 Rho 激酶并抑制 ROCK 途径的化合
adenovirusE1B19kDainteractingprotein3,BNIP3),Nip3 样蛋白 X

DNA修复与细胞自噬的关联解析

DNA修复与细胞自噬的关联解析

DNA修复与细胞自噬的关联解析细胞是构成生物体的基本单位,而DNA则是细胞的重要组成部分。

然而,由于外界环境、内部自身因素以及细胞代谢过程本身的原因,细胞的DNA会遭受不同程度的损伤。

为了维持细胞的正常功能和遗传信息的稳定传递,细胞通过DNA修复和细胞自噬两个重要的生物过程来保护和维护自身的完整性。

本文将探讨DNA修复与细胞自噬之间的关联以及它们在细胞功能和健康中的重要作用。

DNA修复是一系列复杂的生物化学过程,旨在修复DNA中的各种损伤,包括单链断裂、双链断裂、碱基损伤和交联等。

细胞中存在不同类型的DNA修复途径,比如直接修复、碱基切除修复、错配修复、重组修复等。

这些修复途径相互协作,以确保细胞DNA的完整性。

DNA修复的过程中,细胞会调用一系列的蛋白质来检测损伤、识别损伤和修复受损的DNA。

然而,当DNA损伤超出细胞修复能力时,细胞可能会选择细胞自噬来减少损伤对细胞的进一步影响。

细胞自噬是细胞内部的一种自我分解和自我恢复机制。

通过细胞自噬,细胞可以将自身的细胞器、蛋白质、DNA等有损单位分解并回收,以提供能量和原料来维持细胞功能和解决损伤。

在细胞自噬过程中,细胞通过形成一个特殊的细胞器叫做自噬体,将有损单位包裹起来,然后将其降解分解为氨基酸等小分子物质。

然而,当DNA损伤累积到一定程度时,细胞自噬可能会不完全,导致DNA的进一步破坏和细胞功能的异常。

虽然DNA修复和细胞自噬都是维持细胞健康和生命的重要过程,但它们之间的关联尚未完全阐明。

最近的研究表明,DNA修复和细胞自噬之间存在着复杂的相互作用和调控机制。

一些DNA修复蛋白质被发现可以影响细胞自噬的进行,而一些与细胞自噬相关的信号通路也被发现能够调控DNA修复过程。

这些相互作用和调控机制在研究DNA损伤的修复和细胞自噬过程中起着重要的作用。

一方面,DNA修复过程中的错误修复或者修复能力缺陷可以导致细胞自噬的激活。

例如,DNA修复蛋白Ataxia telangiectasia mutated (ATM)缺陷可以增加DNA双链断裂的积累。

铁死亡和自噬在骨关节炎发病机制中作用的研究进展

铁死亡和自噬在骨关节炎发病机制中作用的研究进展

铁死亡和自噬在骨关节炎发病机制中作用的研究进展龚梓恒,邱波武汉大学人民医院骨科,武汉430060摘要:骨关节炎(OA)是中老年人常见的一种退行性关节疾病。

目前,临床尚无有效方法来阻止、减缓或逆转OA进程,晚期通常采取人工关节置换治疗。

铁死亡是一种独特的细胞死亡方式,其特征是铁依赖性脂质过氧化物过度累积。

自噬是一种广泛存在于真核细胞、进化上保守的溶酶体依赖的分解代谢过程,负责将受损的细胞器、错误折叠的蛋白及其他大分子物质等运送至溶酶体降解和再利用。

近年来,越来越多研究证实OA的发生、发展与铁死亡和自噬密切相关。

抑制铁死亡或激活自噬在OA的治疗中显示出巨大的潜力,相信随着进一步研究,最终将被广泛用于临床,从而为OA带来新的治疗策略。

关键词:骨关节炎;铁死亡;自噬doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2023.28.026中图分类号:R684.3 文献标志码:A 文章编号:1002-266X(2023)28-0103-04骨关节炎(OA)是中老年人常见的一种退行性关节疾病,典型临床表现为关节疼痛、肿胀和活动受限等,主要病理改变为关节软骨退行性病变、软骨下骨异常重塑和骨赘形成等。

作为软骨的唯一细胞成分,软骨细胞衰老和死亡是导致OA发生、发展的重要原因[1]。

目前,临床尚无有效方法来阻止、减缓或逆转OA进程,晚期通常采取人工关节置换治疗。

因此,迫切需要探索新的治疗方法来改善OA症状和延缓疾病进展。

铁死亡是一种独特的细胞死亡方式,其特征是铁依赖性脂质过氧化物过度累积[2]。

铁死亡与诸多生物过程密切相关,如铁代谢、多不饱和脂肪酸代谢以及具有抗氧化活性化合物的生物合成等[3]。

近年来,越来越多研究证实,铁死亡与OA 的发生、发展密切相关。

自噬是一种广泛存在于真核细胞、进化上保守的溶酶体依赖的分解代谢过程,负责将受损的细胞器、错误折叠的蛋白及其他大分子物质等运送至溶酶体降解和再利用[4]。

自噬对细胞的自我更新和内环境稳态的维持具有至关重要的作用。

自噬在肝细胞癌治疗中的研究进展

自噬在肝细胞癌治疗中的研究进展

自噬在肝细胞癌治疗中的研究进展1㊀210002㊀东部战区总医院秦淮医疗区全军肝病中心2㊀通讯作者,E⁃mail:leep2002@163.com571100㊀海南海口㊀海南现代妇女儿童医院检验科王华强,李㊀平1,2㊀㊀ʌ摘㊀要ɔ㊀自噬是细胞在自噬相关基因的调控下利用溶酶体降解自身受损的细胞器和大分子物质的过程㊂自噬对肝细胞癌的发生㊁发展具有双重作用,既能通过维持肝脏稳态清除癌细胞,又能促进肿瘤微环境中癌细胞增殖㊂目前研究发现针对肝细胞癌治疗的传统化疗药物㊁分子靶向药物㊁RNA干扰和天然药物等均与自噬关系密切㊂大部分情况下抑制自噬可增强药物抗肝癌的活性,也有药物可直接激活自噬依赖性性癌细胞死亡㊂本文结合近年国内外研究现状,就自噬与肝细胞癌发生发展的关系和自噬调控肝细胞癌治疗的作用作一综述,以期为肝细胞癌的治疗提供新思路㊂㊀㊀ʌ关键词ɔ㊀肝细胞癌;㊀自噬;㊀机制;㊀治疗中图分类号:R735 7㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1009⁃0460(2021)01⁃0089⁃05Researchprogressofautophagyinthetreatmentofhepatocellularcarcinoma㊀㊀WANGHuaqiang,LIPing.DepartmentofClinicalLaboratory,HainanModernWomenandChildrenHospital,Haikou571100,ChinaCorrespondingauthor:LIPing,E⁃mail:leep2002@163.com㊀㊀ʌAbstractɔ㊀Autophagyisaprocessinwhichcellsuselysosomestodegradetheirdamagedorganellesandmacromoleculesunderthecontrolofautophagy⁃relatedgenes.Autophagyhasadualeffectontheoccurrenceanddevelopmentofhepatocellularcarcinoma.Itcannotonlymaintainthesteadystateoftheliverbyeliminatecancercells,butalsopromotetheproliferationofcancercellsinthetumormicroenvironment.Thecurrentresearchfoundthattraditionalchemotherapydrugs,moleculartargeteddrugs,RNAinterferenceandnaturaldrugsforthetreatmentofhepatocellularcarcinomaarecloselyrelatedtoautophagy.Inmostcases,inhibitionofautophagycanenhancetheactivityofdrugsagainstlivercancer,andsomedrugscandirectlyactivatingautophagy⁃dependentcancercelldeath.Inthisarticle,wewillreviewtherelationshipbetweenautophagyandtheoccurrenceanddevelopmentofhepatocellularcarcinoma,andtheroleofautophagyinregulatingthetreatmentofhepatocellularcarcinomainordertoprovidenewideasforthetreatmentofhepatocellularcarcinoma.㊀㊀ʌKeyWordsɔ㊀Hepatocellularcarcinoma;㊀Autophagy;㊀Mechanism;㊀Therapy㊀㊀在全球范围内,肝癌是导致癌症相关死亡的第四大常见原因,在发病率方面排第6位㊂肝癌以肝细胞肝癌(hepatocellularcarcinoma,HCC)为主,尽管近年HCC的内科治疗和外科手术方面取得了很多突破,但5年生存率仅为18%,仅次于胰腺癌的第二大致死性肿瘤[1]㊂近年来大量研究表明,自噬可以对HCC产生促进或抑制的双向调节,调控自噬可影响HCC的治疗㊂本文总结了自噬与HCC发生发展的关系以及近年自噬调控HCC治疗的相关研究,通过全面了解自噬在HCC中的作用,以期为HCC的治疗提供新思路㊂1㊀自噬对HCC发生发展的双向影响1 1㊀自噬与肿瘤发生相关㊀自噬又称Ⅱ型细胞死亡,是细胞在自噬相关基因的调控下将自身受损的细胞器和大分子物质运输到溶酶体进行消化降解的过程[2]㊂自噬在肿瘤发生发展中所扮演的角色具有促进和抑制双面作用㊂在正常情况下,细胞自噬是一种抵抗癌变的途径,自噬可以控制炎症反应㊁清除损伤坏死的细胞器㊁降低细胞内压力㊁稳定细胞基因组㊁阻止癌细胞恶变,并可以通过介导细胞凋亡和免疫反应清除癌变细胞㊂另一方面,细胞一旦发生癌变,自噬反而会扮演促进肿瘤的角色,自噬可维持肿瘤细胞稳定,为肿瘤细胞提供营养物质及能量,增强肿瘤细胞放化疗抗性等[3]㊂这种双重作用说明了自噬在肿瘤发生发展中的复杂性,深入了解自噬的调控作用,对于探索肿瘤发生机制并开拓新的治疗途径具有重要意义㊂1 2㊀细胞自噬抑制HCC㊀细胞自噬有利于维持肝脏的代谢稳态,一旦自噬缺陷可导致肝脏肿瘤发生㊂自噬相关基因(autophagy⁃relatedgene,ATG)参与自噬的调控,其中ATG5和ATG7在肝脏高表达,Atg5-/-和Atg7-/-基因敲除的小鼠会发生肝脏肿瘤,通过对Atg5flox/flox杂合小鼠的肝脏肿瘤分析发现,肿瘤源自于那些Atg5自噬基因缺失的肝细胞[4]㊂Be⁃clin1基因是酵母ATG6的同系物,是哺乳动物参与自噬的特异性基因,在HCC组织中Beclin1的表达显著低于癌旁组织,且Beclin1的表达与HCC病理分级呈负相关[5]㊂自噬抑制HCC还表现为增强自噬可直接诱导肿瘤细胞自噬性死亡㊂Yu等[6]合成了一种化合物,可通过抑制AKT信号而激活自噬,在体外实验中表现为HepG2㊁Hep3B㊁Huh⁃7和SMMC⁃77214种肝癌细胞的增殖均被显著抑制;而在动物实验中,随着自噬的增强,裸鼠肝脏肿瘤的体积和重量均出现明显下降㊂1 3㊀细胞自噬促进HCC㊀自噬是细胞的一种应激反应和生存机制,其可能更有助于HCC细胞能适应外界的一系列应激压力,从而增强HCC细胞的增殖㊁转移能力和对治疗的抵抗㊂自噬和HCC发生相关,研究发现二乙基亚硝胺可诱导小鼠发生HCC,但在自噬受损小鼠中却无法发生HCC,只能诱导出良性肿瘤[7]㊂自噬还在HCC的发展中扮演重要角色㊂在肝癌病程的进展中,自噬体的重要标志分子LC3⁃Ⅱ的表达水平不断增加,而同时高表达LC3⁃Ⅱ和自噬起始分子ULK1的患者具有较差的5年生存率和无进展生存率[8]㊂对于自噬的促癌作用,有研究认为自噬调节是肝癌发生的一个非常早期的事件,并且仅针对最具侵袭性的肝细胞亚群具有特异性㊂他们使用自噬诱导剂胺碘酮可显著促进肝脏癌前病变细胞的增殖能力,而使用自噬抑制剂氯喹可显著抑制肝脏癌前病变细胞的生长[9]㊂关于自噬促进肿瘤转移的分子机制,有研究认为可能和自噬激活Wnt/β⁃catenin信号通路,从而上调HCC细胞中的致癌基因单羧酸转运蛋白1(MCT1)的表达有关[10]㊂2㊀自噬与HCC治疗2 1㊀常规化疗药物㊀化疗是HCC系统治疗方案之一,通过直接杀伤和诱导凋亡等途径抑制肿瘤细胞的增殖和转移,但HCC经过多次化疗后,治疗效果往往会出现下降,而这一现象和化疗药物上调肿瘤细胞的自噬有关㊂Du等[11]发现奥沙利铂在抑制HCC细胞增殖的同时也上调了HCC细胞的自噬,当联合使用ATG7siRNA干扰或氯喹预处理抑制HCC自噬后,奥沙利铂诱导的HCC细胞凋亡活性可分别上升23%和9%,而单独使用ATG7siRNA干扰或氯喹预处理却不能诱导HCC的凋亡㊂Guo等[12]的研究发现,顺铂和5⁃氟尿嘧啶(5⁃FU)在SMMC⁃7721㊁Hep3B和HepG23种不同HCC细胞系中均可增加自噬小体的形成,使用3⁃甲基腺嘌呤(3⁃MA)或siRNA抑制自噬后可明显增强顺铂和5⁃FU的化疗效果;在动物实验中,联合自噬抑制剂组较单用顺铂组的裸鼠肝脏肿瘤平均重量减少了28 57%,体积减小33 4%㊂Tong等[13]研究发现培美曲塞耐药也与自噬有关,抑制自噬相关MEK/ERK信号通路可增强培美曲塞对HCC细胞的化学毒性㊂有研究发现,在自噬诱导HCC对表柔比星产生化学耐药性的过程中,热休克转录因子1(HSF1)通过上调ATG4B活性促进HCC自噬,加入RNAi干扰HSF1后可抑制HCC细胞自噬,增强表柔比星的化疗效果[14]㊂这些研究均表明自噬可诱导HCC细胞对化疗药物产生抗性,干扰自噬是增强HCC化疗敏感性的潜在方法㊂2 2㊀靶向小分子㊀目前大部分研究认为,靶向药物在治疗过程中可诱导HCC自噬从而导致耐药,抑制自噬活性可增强靶向药物抗HCC的作用㊂索拉非尼是首个经美国食品药品管理局(FDA)批准用于治疗HCC的酪氨酸激酶抑制剂(TKI)㊂关于索拉非尼诱导自噬耐药的机制已有一系列研究,通过调控相应通路抑制自噬活性可增强索拉非尼的靶向效果㊂Liu等[15]认为索拉非尼耐药和细胞内质网应激引起的自噬有关,通过siRNA干扰凋亡抑制蛋白cFLIP后可降低内质网应激,减少HCC细胞自噬,逆转索拉非尼的耐药性㊂Lu等[16]研究发现,肝癌组织中细胞表面分子CD24的高表达和索拉非尼耐药密切相关,他们利用shRNA干扰CD24表达后,可激活mTOR/AKT信号通路而抑制HCC自噬,提高索拉非尼的敏感性㊂Turcios等[17]合成了2,5⁃二氯⁃N⁃(2⁃甲基⁃4⁃硝基苯基)苯磺酰胺(别名FH535),利用FH535及其衍生物(FH535⁃N)均可抑制Wnt/β⁃catenin信号通路,降低HCC细胞自噬,进而增强索拉非尼对HCC细胞的靶向抑制作用㊂除了使用RNA干扰和合成化合物阻滞自噬外,国内学者发现[18]中药单体20(S)⁃人参皂苷(Rg3)也可调控自噬增加靶向药物的作用,他们发现索拉非尼联合Rg3后LC3⁃Ⅱ水平明显上调,而不同浓度(0 5μg/ml㊁1μg/ml和2μg/ml)索拉非尼联合Rg3对Hep3B细胞抑制作用均表现为协同增强作用,他们认为Rg3可增加索拉非尼的敏感性,其机制可能是通过抑制HCC细胞自噬活性来实现的㊂也有一些研究与这些报道相反,他们认为增强自噬可诱导HCC细胞发生自噬依赖性细胞死亡,增强靶向药物的效果㊂AZD4547是一种成纤维细胞生长因子受体(FGFR)抑制剂,在索拉非尼耐药HCC细胞中,AZD4547联合索拉非尼可增加LC3㊁Beclin1蛋白水平,降低p62蛋白水平,通过增强自噬水平促进耐药HCC发生自噬依赖性细胞死亡[19]㊂瑞戈非尼是继索拉非尼后另一个多靶点TKI药物,除了直接诱导HCC细胞凋亡外,还可以通过抑制mTOR/AKT信号,促使HCC细胞发生自噬依赖性细胞死亡[20]㊂增强自噬促进HCC细胞死亡这一现象可能是由于这些研究中的自噬活性更强,将肿瘤细胞保护性自噬转变为诱导细胞死亡的途径㊂2 3㊀非编码RNA㊀非编码RNA(ncRNA)与自噬关系密切,其中微小RNA(miRNA)和长链非编码RNA(lncRNA)在HCC中经常失调,近年引起了较多的关注和研究㊂大部分报道认为miRNA通过抑制自噬具有抗肿瘤活性㊂Fu等[21]研究发现,miR⁃30a靶向自噬相关蛋白Beclin1和ATG5mRNA的3 ⁃UTR抑制其翻译,通过下调自噬抑制HCC细胞的生长和转移;他们还通过对52例HCC患者的研究发现,miR⁃30a在肿瘤组织中显著低表达,并且与微血管转移㊁肿瘤复发呈负相关,miR⁃30a低表达患者具有更差的生存期㊂Ou等[22]发现miR⁃490⁃3p在HCC组织中低表达,其过表达可靶向ATG7下调癌细胞自噬,从而抑制HCC细胞增殖㊁延迟细胞周期并促进细胞凋亡㊂Jin等[23]发现阿霉素诱导的HCC细胞自噬降低了miR⁃26水平,而miR⁃26通过靶向自噬蛋白ULK1下调自噬,可抑制HCC细胞增殖并促进凋亡;动物实验表明,miR⁃26或阿霉素均可降低裸鼠移植肝脏肿瘤的体积和重量,当miR⁃26与阿霉素联合使用时,miR⁃26可进一步增强HCC对阿霉素的治疗敏感性㊂Ren等[24]研究发现跨膜蛋白166(EVA1A)通过上调自噬促进HCC对奥沙利铂耐药,而miR⁃125b可与EVA1AmRNA的3 ⁃UTR结合,通过下调EVA1A的翻译抑制自噬活性,提高了HCC对奥沙利铂的敏感性㊂也有一些研究有不同结论,他们认为miRNA抑制自噬后反而起促癌作用㊂Yang等[25]研究发现,miR⁃181a可以通过靶向ATG5抑制HCC的自噬,导致HCC细胞凋亡减少,当使用miR⁃181a⁃sponge干扰后,HCC肿瘤的体积和重量明显下降㊂Zhuang等[26]研究也发现,甘氨酸脱羧酶(GLDC)是miR⁃30d⁃5p的靶标,miR⁃30d⁃5p可下调GLDC活性,减少细胞自噬反而促进HCC的增殖,干扰miR⁃30d⁃5p可抑制HCC进的展㊂LncRNA激活自噬后在HCC中同样具有双向调节作用,但大部分研究认为lLncRNA会增强自噬促进HCC发展㊂LncRNAHULC是第一个在肝癌中鉴定的lncRNA,在肝癌组织中高表达㊂研究表明lncRNAHULC可通过下调miR15a来增加自噬相关基因p62㊁LC3和Becline⁃1的表达,激活自噬促进肝癌细胞增殖[27]㊂LncRNAHOTAIR是第一个被发现具有反式作用的lncRNA,在多种肿瘤中表达上调且与不良预后相关㊂在肝癌中,lncRNAHOTAIR可通过增加ATG3和ATG7表达来激活自噬,进而促进HCC细胞增殖[28]㊂另有一些lncRNA,如PVT1㊁HAGLROS等均可通过靶向miRNA而促进自噬,参与HCC细胞增殖[29⁃30]㊂也有一些研究认为lncRNA虽然增强自噬活性,但可诱导HCC细胞发生自噬依赖性细胞死亡㊂Chen等[31]研究发现lncRNAPTENP1调控抑癌基因PTEN,过表达的PTENP1可与miRNA17㊁miRNA19b和miRNA20A相互作用,抑制PI3K/Akt致癌信号途径,引发HCC细胞发生自噬依赖性细胞死亡㊂Cui等[32]报道lncRNAH19在不同肿瘤中可通过不同的途径发挥致癌或抑癌的生物学功能,在肝癌中可激活HCC细胞中的PI3K⁃Akt⁃mTOR途径,增加自噬,诱导缺氧/复氧损伤,促使肝癌细胞死亡㊂2 4㊀天然药物㊀已发现多种天然药物可调节自噬,大部分天然药物抗HCC的机制是直接诱导HCC细胞发生自噬依赖性死亡㊂黄当归醇(xanthoangelol,XGA)来自中药当归,可通过诱导自噬发挥抗HCC转移的作用,该自噬是由AMPK/mTOR信号通路的激活介导,因此使用3⁃MA抑制自噬后反而拮抗XAG的抗肿瘤作用[33]㊂槐耳颗粒是证据等级较高的可用于肝癌辅助治疗的药物,槐耳的抗肿瘤机制可能与抑制Akt/mTOR通路诱导自噬有关,自噬抑制剂3⁃MA可减少槐耳处理组的自噬,降低槐耳抗肿瘤活性[34]㊂石蒜碱(Ly⁃corine,LCC)是一种多功能的生物活性化合物,其诱导HCC细胞自噬性死亡和舌癌耐药相关基因(TCRP1)表达下调有关,而TCRP1可以降低Akt的磷酸化水平并抑制Akt/mTOR通路,因此LCC可能是通过抑制TCRP1/Akt/mTOR信号通路促进肝癌细胞自噬性死亡[35]㊂另有研究报道小檗碱㊁大蒜素㊁苦参碱㊁甘草次酸㊁蜜环菌素㊁甘草甜素㊁β⁃桧木醇㊁没食子鞣质这些天然植物来源的药物,均可通过诱导肿瘤细胞自噬性死亡而具有抗HCC作用[36⁃37]㊂也有一些研究认为部分天然药物的抗HCC作用是通过抑制自噬活性而产生的㊂一种新型姜黄素衍生物WZ35在胃癌细胞中表现出潜在的抗肿瘤活性,WZ35同样具有抗HCC活性,其作用机制是通过下调YAP介导的自噬活性来抑制肝癌细胞的生长[38]㊂另一方面,在抑制自噬后,部分天然药物的抗HCC作用进一步增强㊂来自蟾蜍毒液的蟾蜍灵可抑制HCC的增殖并促进凋亡,使用自噬抑制剂3⁃MA或氯喹后,可进一步增强蟾蜍灵的抗HCC作用[39]㊂棉酚是一种黄色多酚羟基双萘醛类化合物,主要通过激活细胞凋亡表现出抗HCC的活性㊂由于棉酚诱导的自噬可以保护HCC细胞免受内质网应激相关凋亡的影响,因此棉酚和自噬抑制剂的联用可显著增强抗HCC作用[40]㊂近年报道芹菜素㊁甘草查尔酮A和18β⁃甘草次酸等天然药物都具有抗HCC作用,但同时因诱导自噬而产生耐药,联合使用自噬抑制剂后,可明显提高抗HCC治疗效果[41⁃43]㊂2 5㊀其他治疗㊀其他抗HCC的治疗研究也主要集中于两个方面:抑制自噬增强抗肿瘤活性,或者直接增强自噬诱导HCC细胞死亡㊂Liu等[44]报道,全长肿瘤抑素的活性片段T7肽在抗肿瘤过程中可通过抑制Akt/mTOR信号通路诱导自噬激活,联合自噬抑制剂3⁃MA可显著增强T7肽的抗HCC作用㊂Xu等[45]研究发现,HCC经射频消融治疗后容易出现复发,这与残留癌细胞通过HIF⁃1α/BNIP3途径激活自噬有关,他们针对BNIP3设计靶向抑制剂来下调自噬后,可有效阻止残留HCC细胞的生长和转移㊂也有一些研究发现增强自噬可发生自噬相关细胞死亡,Li等[46]报道IL⁃37除了抗炎细胞因子外,还具有抗HCC作用,其通过抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路上调细胞自噬活性,诱导HCC发生自噬依赖性细胞死亡㊂Huang等[47]报道阿司匹林也具有抗肿瘤作用,可通过激活JNK㊁AMPK和GSK⁃3等信号通路上调ULK1㊁Beclin⁃1等自噬相关蛋白活性,诱导HCC细胞发生自噬相关死亡㊂3㊀小结与展望传统观念认为自噬给肿瘤细胞提供营养物质及能量,自噬是促癌因素,抑制自噬可增强药物抗肿瘤的活性㊂然而越来越多研究表明,自噬也可诱导肿瘤细胞发生自噬依赖性细胞死亡㊂自噬在HCC中具有双重作用,既能通过维持细胞稳态清除癌细胞,又能促进肿瘤微环境中癌细胞的存活㊂随着对自噬的认识不断深入,针对HCC治疗的传统化疗药物㊁分子靶向药物㊁RNA干扰和天然药物等均发现与自噬关系密切㊂了解HCC不同阶段自噬作用的具体分子机制仍然是一个挑战,这种深入研究将更有助于抗HCC的治疗㊂参考文献[1]㊀VillanuevaA.HepatocellularCarcinoma[J].NEnglJMed,2019,380(15):1450-1462.[2]㊀LevineB,KroemerG.Biologicalfunctionsofautophagygenes:Adiseaseperspective[J].Cell,2019,176(1⁃2):11-42.[3]㊀陈品珍,杨丁丁,陈兴宇,等.自噬基因Beclin1对乳腺癌作用的研究进展[J].临床肿瘤学杂志,2019,24(1):87-91.[4]㊀YangH,NiHM,DingWX.Emergingplayersinautophagydefi⁃ciency⁃inducedliverinjuryandtumorigenesis[J].GeneExpr,2019,19(3):229-234.[5]㊀SunH,YuJ,WenZ,etal.DecreasedexpressionofBeclin⁃1inpatientswithhepatocellularcarcinoma[J].JBUON,2019,24(2):634-641.[6]㊀YuM,ZengM,PanZ,etal.Discoveryofnovelakt1inhibitorinducesautophagyassociateddeathinhepatocellularcarcinomacells[J].EurJMedChem,2020,189:112076.[7]㊀TianY,KuoCF,SirD,etal.Autophagyinhibitsoxidativestressandtumorsuppressorstoexertitsdualeffectonhepatocarcino⁃genesis[J].CellDeathDiffer,2015,22(6):1025-1034.[8]㊀WuDH,WangTT,RuanDY,etal.CombinationofULK1andLC3Bimproveprognosisassessmentofhepatocellularcarcinoma[J].BiomedPharmacother,2018,97:195-202.[9]㊀KowalikMA,PerraA,Ledda⁃ColumbanoGM,etal.Inductionofautophagypromotesthegrowthofearlypreneoplasticratlivernodules[J].Oncotarget,2016,7(5):5788-5799.[10]㊀FanQ,YangL,ZhangX,etal.AutophagypromotesmetastasisandglycolysisbyupregulatingMCT1expressionandWnt/β⁃cate⁃ninsignalingpathwayactivationinhepatocellularcarcinomacells[J].JExpClinCancerRes,2018,37(1):9.[11]㊀DuH,YangW,ChenL,etal.Roleofautophagyinresistancetooxaliplatininhepatocellularcarcinomacells[J].OncolRep,2012,27(1):143-150.[12]㊀GuoXL,LiD,HuF,etal.Targetingautophagypotentiateschemotherapy⁃inducedapoptosisandproliferationinhibitioninhepatocarcinomacells[J].CancerLett,2012,320(2):171-179.[13]㊀TongY,HuangH,PanH.InhibitionofMEK/ERKactivationattenuatesautophagyandpotentiatespemetrexed⁃inducedactivityagainstHepG2hepatocellularcarcinomacells[J].BiochemBio⁃physResCommun,2015,456(1):86-91.[14]㊀ZhangN,WuY,LyuX,etal.HSF1upregulatesATG4Bex⁃pressionandenhancesepirubicin⁃inducedprotectiveautophagyinhepatocellularcarcinomacells[J].CancerLett,2017,409:81-90.[15]㊀LiuD,FanY,LiJ,etal.InhibitionofcFLIPovercomesac⁃quiredresistancetosorafenibviareducingERstress⁃relatedauto⁃phagyinhepatocellularcarcinoma[J].OncolRep,2018,40(4):2206-2214.[16]㊀LuS,YaoY,XuG,etal.CD24regulatessorafenibresistanceviaactivatingautophagyinhepatocellularcarcinoma[J].CellDeathDis,2018,9(6):646.[17]㊀TurciosL,ChaconE,GarciaC,etal.AutophagicfluxmodulationbyWnt/β⁃cateninpathwayinhibitioninhepatocellularcarcinoma[J/OL].PLoSOne,2019[2020⁃07⁃20].https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30794613/.[18]㊀郑㊀侠,华海清,杨爱珍,等.20(S)⁃人参皂苷Rg3对肝癌细胞自噬介导的索拉非尼敏感性的影响[J].临床肿瘤学杂志,2016,21(4):297-303.[19]㊀冯㊀云,亢君君,方宗平,等.AZD4547促进自噬并促进索拉非尼耐药肝癌细胞的死亡[J].细胞与分子免疫学杂志,2019,35(4):339-343.[20]㊀HanR,LiS.Regorafenibdelaystheproliferationofhepatocellularcarcinomabyinducingautophagy[J].Pharmazie,2018,73(4):218-222.[21]㊀FuXT,ShiYH,ZhouJ,etal.MicroRNA⁃30asuppressesauto⁃phagy⁃mediatedanoikisresistanceandmetastasisinhepatocellularcarcinoma[J].CancerLett,2018,412:108-117.[22]㊀OuY,HeJ,LiuY.MiR⁃490⁃3pinhibitsautophagyviatargetingATG7inhepatocellularcarcinoma[J].IUBMBLife,2018,70(6):468-478.[23]㊀JinF,WangY,LiM,etal.MiR⁃26enhanceschemosensitivityandpromotesapoptosisofhepatocellularcarcinomacellsthroughinhibitingautophagy[J/OL].CellDeathDis,2017[2020-07-16] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30794613/.[24]㊀RenWW,LiDD,ChenX,etal.MicroRNA⁃125breversesox⁃aliplatinresistanceinhepatocellularcarcinomabynegativelyreg⁃ulatingEVA1Amediatedautophagy[J].CellDeathDis,2018,9(5):547.[25]㊀YangJ,HeY,ZhaiN,etal.MicroRNA⁃181ainhibitsautophagybytargetingAtg5inhepatocellularcarcinoma[J].FrontBiosci(LandmarkEd),2018,23:388-396.[26]㊀ZhuangH,WuF,WeiW,etal.GlycinedecarboxylaseinducesautophagyandisdownregulatedbymiRNA⁃30d⁃5pinhepatocel⁃lularcarcinoma[J].CellDeathDis,2019,10(3):192.[27]㊀崔大炜,邢育柏,金宏远,等.肝癌高表达长链非编码RNA在肝癌中的表达及其对自噬水平的影响[J].中国医科大学学报,2019,48(11):970-974.[28]㊀YangL,ZhangX,LiH,etal.ThelongnoncodingRNAHO⁃TAIRactivatesautophagybyupregulatingATG3andATG7inhepatocellularcarcinoma[J].MolBiosyst,2016,12(8):2605-2612.[29]㊀YangL,PengX,JinH,etal.Longnon⁃codingRNAPVT1pro⁃motesautophagyasceRNAtotargetATG3byspongingmicroRNA⁃365inhepatocellularcarcinoma[J].Gene,2019,697:94-102.[30]㊀WeiH,HuJ,PuJ,etal.LongnoncodingRNAHAGLROSpro⁃motescellproliferation,inhibitsapoptosisandenhancesautophagyviaregulatingmiR⁃5095/ATG12axisinhepatocellularcarcinomacells[J].IntImmunopharmacol,2019,73:72-80.[31]㊀ChenCL,TsengYW,WuJC,etal.Suppressionofhepatocellularcarcinomabybaculovirus⁃mediatedexpressionoflongnon⁃codingRNAPTENP1andMicroRNAregulation[J].Biomaterials,2015,44:71-81.[32]㊀CuiC,LiZ,WuD.Thelongnon⁃codingRNAH19induceshy⁃poxia/reoxygenationinjurybyup⁃regulatingautophagyinthehep⁃atomacarcinomacells[J].BiolRes,2019,52(1):32.[33]㊀YangX,XieJ,LiuX,etal.Autophagyinductionbyxanthoan⁃gelolexhibitsanti⁃metastaticactivitiesinhepatocellularcarcinoma[J].CellBiochemFunct,2019,37(3):128-138.[34]㊀黎文信,王喜城,向美焕,等.槐耳通过诱导自噬抑制肝癌细胞增殖与迁移[J].中华肝脏外科手术学电子杂志,2019,8(2):169-174.[35]㊀YuH,QiuY,PangX,etal.LycorinePromotesAutophagyandApoptosisviaTCRP1/Akt/mTORAxisInactivationinHumanHepatocellularCarcinoma[J].MolCancerTher,2017,16(12):2711-2723.[36]㊀李㊀霄,张㊀玄,张卓超,等.甘草甜素体外诱导肝癌细胞MHCC97⁃H自噬性死亡的实验[J].中华肝胆外科杂志,2018,24(2):116-121.[37]㊀KwonHY,KimJH,KimB,etal.RegulationofSIRT1/AMPKaxisiscriticallyinvolvedingallotannin⁃inducedsenescenceandimpairedautophagyleadingtocelldeathinhepatocellularcarci⁃nomacells[J].ArchToxicol,2018,92(1):241-257.[38]㊀WangL,ZhuZ,HanL,etal.Acurcuminderivative,WZ35,suppresseshepatocellularcancercellgrowthviadownregulatingYAP⁃mediatedautophagy[J].FoodFunct,2019,10(6):3748-3757.[39]㊀ShengX,ZhuP,QinJ,etal.Thebiologicalroleofautophagyinregulatingandcontrollingtheproliferationoflivercancercellsin⁃ducedbybufalin[J].OncolRep,2018,39(6):2931-2941.[40]㊀ZhangG,WangZ,ChenW,etal.Dualeffectsofgossypolonhumanhepatocellularcarcinomaviaendoplasmicreticulumstressandautophagy[J].IntJBiochemCellBiol,2019,113:48-57.[41]㊀YangJ,PiC,WangG.InhibitionofPI3K/Akt/mTORpathwaybyapigenininducesapoptosisandautophagyinhepatocellularcarcinomacells[J].BiomedPharmacother,2018,103:699-707.[42]㊀NiuQ,ZhaoW,WangJ,etal.LicAinducesautophagythroughULK1/Atg13andROSpathwayinhumanhepatocellularcarcinomacells[J].IntJMolMed,2018,41(5):2601-2608.[43]㊀ChenJ,ZhangZQ,SongJ,etal.18β⁃Glycyrrhetinic⁃acid⁃medi⁃atedunfoldedproteinresponseinducesautophagyandapoptosisinhepatocellularcarcinoma[J].SciRep,2018,8(1):9365.[44]㊀LiuF,WangF,DongX,etal.T7peptidecytotoxicityinhumanhepatocellularcarcinomacellsismediatedbysuppressionofauto⁃phagy[J].IntJMolMed,2019,44(2):523-534.[45]㊀XuWL,WangSH,SunWB,etal.Insufficientradiofrequencyablation⁃inducedautophagycontributestotherapidprogressionofresidualhepatocellularcarcinomathroughtheHIF⁃1α/BNIP3signalingpathway[J].BMBRep,2019,52(4):277-282.[46]㊀LiTT,ZhuD,MouT,etal.IL⁃37inducesautophagyinhepato⁃cellularcarcinomacellsbyinhibitingthePI3K/AKT/mTORpathway[J].MolImmunol,2017,87:132-140.[47]㊀HuangZ,FangW,LiuW,etal.AspirininducesBeclin⁃1⁃de⁃pendentautophagyofhumanhepatocellularcarcinomacell[J].EurJPharmacol,2018,823:58-64.收稿日期:2020-04-01;㊀修回日期:2020-08-24。

自噬引起蛋白降解的研究

自噬引起蛋白降解的研究

自噬引起蛋白降解的研究
自噬是细胞质中进化保守的降解途径,其可以清除不再需要的或者受损的细胞内物质,对维持机体健康非常重要。

关于自噬引起蛋白降解的研究如下:近期的一项研究在哺乳动物细胞核中发现了自噬过程以及细胞通过自噬过程降解细胞核纤层组成成分的分子机制。

该研究发现,当细胞DNA发生损伤或癌基因被激活时,正常细胞会通过自噬对核纤层进行破坏,促进衰老现象的发生,而抑制这一过程则会削弱细胞衰老的发生,导致细胞发生癌变。

另一项研究在植物中发现了一种新型细胞核自噬能够降解病毒蛋白进而抑制病毒的复制和侵染的机制。

该研究显示,云南番茄曲叶病毒的核蛋白C1(病毒复制必须蛋白)能够诱导细胞自噬,并直接与核心自噬相关蛋白ATG8h相互作用。

ATG8h与C1的相互作用导致了C1蛋白从细胞核向细胞质转移和C1蛋白积累的减少,而转移过程依赖于exportin1(XPO1)介导的核输出途径。

C1的降解能够被自噬抑制剂阻断,当自噬相关基因(ATGs)ATG8h、ATG5或ATG7被敲低时,C1的降解受到阻碍。

总的来说,这些研究都表明自噬可以介导细胞核内物质的降解,同时也在抑制细胞癌变与促进衰老过程中发挥重要作用。

但如何恰当使用这把双刃剑还需要更多研究来进一步探讨。

如需更多信息,建议查阅相关文献或咨询相关学者。

自噬研究指南第四版

自噬研究指南第四版

自噬研究指南第四版引言自噬作为一种维持细胞稳态的重要机制,近年来受到了广泛的研究关注。

本文将介绍自噬的定义、调控机制、功能以及在疾病中的作用,希望能为自噬研究工作者提供指导和参考。

一、自噬的定义自噬是一种细胞通过溶酶体降解细胞内垃圾和损伤的细胞器来维持细胞稳态的过程。

自噬是一种高度保守的进化机制,在真核生物中普遍存在。

二、自噬的调控机制自噬的调控机制非常复杂,包括信号通路的激活、自噬体的形成和自噬体的降解等多个步骤。

目前已经发现了一系列关键蛋白质,如mTOR、ULK1和Beclin 1等,它们参与了自噬信号的传导和自噬体的形成。

三、自噬的功能自噬在维持细胞的能量代谢平衡、清除细胞内有害物质和维持细胞器的稳态等方面起着重要作用。

自噬还参与了细胞凋亡、免疫应答和发育等生物学过程。

四、自噬在疾病中的作用近年来的研究发现,自噬与多种疾病的发生发展密切相关。

例如,自噬在肿瘤、神经退行性疾病和心血管疾病中扮演重要角色。

因此,深入了解自噬在疾病中的作用机制对于疾病的预防和治疗具有重要意义。

五、自噬研究方法在自噬研究中,常用的方法包括免疫印迹、荧光染色、转基因动物模型和基因敲除技术等。

这些方法可以帮助研究人员揭示自噬的分子机制以及自噬在疾病中的作用。

六、自噬的前景自噬作为一个重要的细胞生物学过程,在疾病治疗和药物开发中具有潜在的应用前景。

通过干预自噬过程,可能可以开发出新的治疗策略,为各种疾病的治疗带来新的希望。

结论自噬是一种维持细胞稳态的重要机制,其调控机制复杂多样,功能广泛且多样化。

自噬在疾病的发生发展中扮演着重要角色,因此深入研究自噬的分子机制和功能对于疾病治疗具有重要意义。

希望本文能为自噬研究工作者提供指导和参考,推动自噬研究的进一步发展。

2024年生物高考真题分类汇编—专题07 细胞的分化、衰老、凋亡及癌变

2024年生物高考真题分类汇编—专题07  细胞的分化、衰老、凋亡及癌变

专题07 细胞的分化、衰老、凋亡及癌变考点1 细胞的凋亡1.(2024.甘肃. 4)某研究团队发现,小鼠在禁食一定时间后,细胞自噬相关蛋白被募集到脂质小滴上形成自噬体,随后与溶酶体融合形成自噬溶酶体,最终脂质小滴在溶酶体内被降解。

关于细胞自噬,下列叙述错误的是()A. 饥饿状态下自噬参与了细胞内的脂质代谢,使细胞获得所需的物质和能量B. 当细胞长时间处在饥饿状态时,过度活跃的细胞自噬可能会引起细胞凋亡C. 溶酶体内合成的多种水解酶参与了细胞自噬过程D. 细胞自噬是细胞受环境因素刺激后的应激性反应【答案】C【解析】【分析】细胞自噬是指在一定条件下,细胞会将受损或功能退化的细胞结构等,通过溶酶体降解后再利用,这就是细胞自噬。

处于营养缺乏条件下的细胞,通过细胞自噬可以获得维持生存所需的物质和能量;在细胞受到损伤、微生物入侵或细胞衰老时,通过细胞自噬,可以清除受损或衰老的细胞器,以及感染的微生物和毒素,从而维持细胞内部环境的稳定。

有些激烈的细胞自噬,可能诱导细胞凋亡。

【详解】A、由题干信息可知,小鼠在禁食一定时间后,细胞自噬相关蛋白被募集到脂质小滴上形成自噬体,随后与溶酶体融合形成自噬溶酶体,最终脂质小滴在溶酶体内被降解,所以在饥饿状态下自噬参与了细胞内的脂质代谢,使细胞获得所需的物质和能量,来支持基本的生命活动,A正确;B、细胞长时间处在饥饿状态时,细胞可能无法获得足够的能量和营养素,细胞自噬会过度活跃,导致细胞功能紊乱,可能会引起细胞凋亡,B正确;C、溶酶体内水解酶的化学本质是蛋白质,其合成场所是核糖体,在溶酶体内发挥作用,参与了细胞自噬过程,C错误;D、细胞自噬是细胞感应外部环境刺激后表现出的应激性与适应性行为,来支持基本的生命活动,从而维持细胞内部环境的稳定,D正确。

故选C。

2.(2024.吉林. 2)手术切除大鼠部分肝脏后,残留肝细胞可重新进入细胞周期进行增殖;肝脏中的卵圆细胞发生分化也可形成新的肝细胞,使肝脏恢复到原来体积。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

The DNA damage response induces inflammation and senescence byinhibiting autophagy of GATA4DNA损伤反应通过抑制GATA4自噬诱导炎症和老化introduction:细胞衰老是一个由多重应激导致基因表达变异和扩增的过程。

虽然这也是一种潜在的肿瘤抑制机制,但衰老机制也参与了一些病理过程,包括老化,年龄相关的疾病,甚至与致瘤机制有关。

衰老细胞能分泌一些衰老相关分泌表型SASP影响自身的微环境,这些SASP包括前炎性细胞因子,趋化因子,生长因子和蛋白酶。

SASP启动和维持的机制以转录因子NF-κB和C / EBPb为特征的经典炎症调节机制。

rational:P53和p16INK4a/ RB是衰老过程的两个重要核心调控通道。

不依赖于p53或p16INK4a的另一种独立衰老调控通路能调节SASP。

根据miR-146a的启动子片段开发了一种绿色荧光蛋白标记的衰老信号,可以检测到人类成纤维细胞衰老过程中的miR-146a。

衰老诱导刺激物能激活SASP,包括复制疲惫,DNA 损伤,致癌RAS激活。

RESULTS:通过对miR-146a启动子的分析,我们定位衰老诱导活化的关键区域并确定了转录调控因子GATA4在衰老调控中的作用。

正常情况下,GATA4 与P62自噬体结合发生选择性自噬而被降解。

在衰老反应中,GATA4和P62反应减弱可以抑制这种自噬反应。

GATA4通过诱导能激活NF-kB通路的因子启动和维持SASP,从而可以促进衰老过程,这些因子包括肿瘤坏死因子受体相关蛋白2和IL-1A。

GATA4通路的活化同p53 和p16INK4a通路活化机制相似,需要DDR激酶ATM 和ATR的活化。

不同的是,GATA4通路是不同于p53和p16INK4a的另外的独立通路。

GATA4蛋白大量存在与衰老刺激物诱导的老鼠、正常老化的老鼠及人的多个组织中,包括脑细胞,这些发现均提示GATA4通路参与年龄相关性炎症反应的过程。

CONCLUSION: 我们的结果说明GATA4通过TRAF3IP2和IL-1A激活的NF-κB通路参与自噬反应、DDR所致的衰老及炎症过程。

GATA4通过DDR调控衰老是不同于P53和p16INK4a通路的独立通路的关键。

我们认为衰老细胞中大量积聚的GATA4能通过炎症反应促进老化和疾病,而抑制GATA4通路可能为疾病的治疗提供了一个新方向。

细胞老化是应激反应的最终阶段,由P53和p16INK4a肿瘤抑制蛋白调控。

老化的显著特征是一种与肿瘤生长和老化相关的前炎性反应,SASP。

已经证实转录因子GATA4可以调控老化和SASP。

正常情况下,GATA4能通过P62介导的选择性自噬作用降解,而衰老反应则可使GATA4保持恒定。

Text:在应激状态下,细胞老化是一种防止异常细胞进一步扩增的机制。

细胞老化抑制细胞和组织的再生能力,衰老细胞的消除有助于诱导老化模型鼠的老化相关表型的表达。

而如何接收衰老信号启动老化反应的具体调节机制并不清楚。

多种衰老刺激信号能引起哺乳动物细胞进入不可逆的生长阻滞期,这些信号包括复发扩散导致的端粒的缩短、DNA损伤以及活化癌基因的表达。

衰老细胞除了能引起细胞生长阻滞外,在基因表达中也有很大的作用,包括SASP 的表达。

在生理状态下,SASP因子可以通过自分泌和旁分泌的方式加强衰老细胞的生长阻滞,老化细胞能刺激癌前细胞或癌变细胞扩增形成肿瘤。

另一方面,SASP激活免疫系统可以抑制肿瘤,而当衰老细胞在发挥作用被移除后可以促进受损组织的修复。

SASP可以直接或间接地促进与一些年龄相关性疾病的慢性炎性因子的分泌。

尽管SASP由很广泛的生物学活性,但是对于SASP 产生的NF-kB经典途径以外的作用却是有限的,比如CCAAT/ 增强子结合蛋白b (C/EBPb),IL-1a和P38MAPK。

在老化刺激下NF-kB炎性反应被激活的机制亦是未知的。

与老化生长停滞相比,P53和p16INK4a/Rb肿瘤抑制途径有重要的作用,SASP并不依赖于P53和p16INK4a/Rb肿瘤抑制途起作用,而是有自己独立的衰老调控通路。

与急剧的正常炎性反应相比,SASP反应很缓慢,到老化细胞生长阻滞通常需要几天的时间,这将提供一个衰老特异性的激活机制。

除了转录调控外,自噬通过target of rapamycin(TOR) autophagy spatial coupling compartment(TASCC)影响SASP的形成。

TASCC通过mTOR与自噬溶酶体氨基酸残基结合而起到促进分泌蛋白质合成的作用。

也有研究表明抑制自噬在某些条件下能促进老化。

因此,自噬和老化之间的关系暂时还不清楚。

GATA4, a novel senescence regulator我们分析了microRNA在非老化细胞和衰老人成纤维细胞的表达,通过复制疲惫诱导老化并发现miR-146a在老化细胞中高度表达。

我们猜测miR-146a调控主要发生在转录水平的初始阶段。

我们将1.5-kb miR-146a启动子片段融合如绿色荧光蛋白中PmiR-146a-GFP。

miR-146a在一些老化诱导因子作用下表达增加,包括复制疲惫、电离辐射及致癌基因RAS 的表达。

通过ECB浏览器,我们发现miR-146a有两个高度进化的保守域,ECR1和ECRU2。

ECR2对基因活性有重要的作用,因为ECR2有NF-κB结合部位,而NF-κB能调控miR-146a,我们从药理学和遗传学角度抑制了完全表达SASP的衰老细胞的NF-κB通路。

而衰老细胞中只有部分NF-κB被抑制,这个结果表明其它的转录因子也作用于激活miR-146a关联的细胞老化。

为了确定其它转录因子的活性,我们搜查了那些被预测能结合ECR2的转录因子。

我们逐一将搜查13个转录因子过度表达并检测miR-146a的活性,只有GATA4符合条件。

在衰老细胞中,siRNA GATA4被耗尽。

ChIP-qPCR显示GATA4表达与miR-146a ECR2直接连接。

GATA4是一种锌指转录因子,在各种器官的发育中是必不可少的,包括心脏,睾丸,前肠,肝,和腹侧胰腺。

为了检测GATA4的功能,我们研究了异位表达或缺乏在人二倍体成纤维细胞老化反应中的影响。

GATA4异位表达诱导人包皮成纤维细胞和IMR-90成纤维细胞的老化,通过增加SA-b-Gal的活性及减少BrdU 的合成。

更重要的是,通过稳定表达shRNA导致GATA4耗尽能部分下调IR诱导的SA-B-Gal的活性和延迟复制性衰老。

这是由于GATA4发生CRISPR突变。

这些数据表明GATA4对老化有正性调节作用。

在衰老中GATA4有调控作用,而在肺,结肠癌,前列腺癌,卵巢癌和乳腺癌中,则保持沉默。

Selective autophagy suppresses GATA4 and senescence在检测GATA4 siRNA的效率时,我们发现GATA4的量在衰老细胞中增加。

事实上,丰富的GATA4蛋白,而不是mRNA,能增加IR-和癌基因诱导的衰老和复制老化。

这是由于蛋白质稳定性提高,通过放线菌酮和全球蛋白质稳定性分析检测蛋白质的稳定性。

在真核细胞中有两个主要蛋白质降解途径:泛素蛋白酶体和自噬溶酶体途径。

用MG-132抑制蛋白酶体,MG-132是一种蛋白酶体抑制剂,对GATA4没有影响,而GATA4蛋白在溶酶体抑制剂(溶酶素A、E64d、胃蛋白酶抑制剂)存在的细胞中稳定表达。

这些发现提示自噬溶酶体途径能调控GATA4。

自噬部件ATG5或ATG7同样能上调GATA4蛋白。

自噬可以通过特异性自噬受体介导途径选择性地降低某些基物。

事实上,自噬受体P62的耗尽能增加GATA4蛋白。

衰老过程中外源性表达和内源性GATA4与p62相互作用减弱。

因此,在正常条件下,GATA4与P62发生特异性作用发生自噬,而在老化中,可能与P62的相互作用减弱,GATA4变得稳定了。

衰老与自噬之间的关系目前还不清楚。

自噬在老化或抑制老化过程中是必不可少的。

我们结果可以解释这些矛盾。

选择性自噬可能会通过抑制衰老调控因子如GATA4来防止老化。

然而,衰老诱导刺激物可以引起GATA4逃脱选择性自噬。

随后,非选择性自噬可能激活有助于老化。

因此,GATA4的选择性自噬可能对老化的起到负性调节作用。

如果是这样,瞬时抑制自噬可引起衰老。

为了验证这一点,我们利用多西环素(阿霉素)诱导的shRNA耗尽ATG5或ATG7和瞬时抑制自噬,使GATA4增加,然后通过去除多西环素恢复自噬,使细胞达到一个可老化的状态。

短暂抑制自噬(高浓度GATA4,自噬on)诱导的衰老比持续性抑制自噬(高浓度GATA4,自噬off)更有效,这种效果,至少在一部分取决于GATA4。

连续和短暂抑制自噬使获得同样的GATA4浓度,但连续抑制未能诱导衰老。

在正常状态下,P62缺乏比自噬调节受体ATG7或ATG5的缺乏更有效率的诱导老化。

因此,选择性自噬可以成为GATA4的抗衰老机制,而非选择性自噬则是促衰老机制。

GATA4 regulates the SASP为了确定GATA4调节老化的机制,我们探究了GATA4是如何影响人成纤维细胞基因表达的。

GATA4异位表达时可以诱导老化,我们利用阿霉素诱导GATA4载体在GATA4表达之前和之后对RNA转录普进行测序。

我们根据基因本体论系统描述了GATA4是如何影响细胞进程的。

基因表达GATA4的增加对一些应答是有意义的,如免疫应答、炎症反应、创伤反应,而GATA4的表达减少则与细胞周期的生理过程有关。

我们比较了GATA4基因集和与增殖老化基因集的区别,无论基因是上调还是下调均有意义,而基因的上调更具统计学意义,说明GATA4有转录激活因子的作用。

结果说明GATA4可能激活一部分老化相关基因。

在GATA4调节的老化相关基因中我们发现了很多SAPA基因,这些基因能编码IL6, IL8, CXCL1, 粒-巨细胞集落刺激因子(GM-CSF), 细胞外基质蛋白激酶和抑制剂。

炎症应答和免疫应答中的细胞因子和趋化因子由老化细胞分泌,可以改变细胞内微环境,增强老化阻滞,GATA4通过SASP可能直接调节其他的老化表型,尤其是生长阻滞。

GATA4的异位表达通过Rt-qPCR可以诱导SASP相关的基因表达。

更为重要的是,在建立老化过程中,GATA4的过度消耗可以抑制很多SASP基因的表达,说明GATA4控制了很多SASP基因而GATA家族的另一成员GATA3并不能增加SASP相关基因的表达,即使预测说它是一种很强的肿瘤抑制因子。

同样的,GATA3的表达不能增加肿瘤坏死因子相关受体蛋白 2 TRAF3IP2的表达。

相关文档
最新文档