自噬及其研究方法

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自噬荧光研究方法及具体步骤

自噬荧光研究方法及具体步骤

自噬荧光研究方法及具体步骤自噬(Autophagy)一词来源于古希腊语,是“auto”(自我)与“phagein”(吞噬)的结合。

自噬发生在细胞内,是一个吞噬自身细胞质蛋白或细胞器,使其包被进入双层膜囊泡(自噬体),进而与溶酶体融合形成自噬溶酶体,降解其所包裹的内容物的过程,自噬的意义在于实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更新。

在自噬过程中,自噬体的形成是关键,其直径平均500nm,囊泡内包裹胞质成分和某些细胞器如线粒体、内吞体、过氧化物酶体等。

与其他细胞器相比,自噬体的半衰期很短,只有8min 左右,说明自噬是细胞对于环境变化的有效反应。

细胞质中的线粒体等细胞器首先被囊泡所包被,这种囊泡主要来自于内质网和高尔基体;囊泡最终形成双层膜结构,即自噬体(autophagosome);自吞噬体与胞内体融合形成中间自体吞噬泡,最终自体吞噬泡的外膜与溶酶体融合形成自噬溶酶体(autolysosome),由溶酶体内的酶降解自体吞噬泡中的内容物和内膜。

自噬观察检测方法:1.透射电镜下直接观察自噬体Phagophore 的特征为:新月状或杯状,双层或多层膜;自噬体的特征为:双层或多层膜的液泡状结构,内含胞浆成分,如线粒体、内质网、核糖体等;自噬溶酶体的特征为:单层膜,胞浆成分已降解。

2.利用Western Blot 检测LC3-II/I 比值的变化以评价自噬形成自噬形成过程中,胞浆型LC3(LC3-I)会酶解掉一段多肽,转变为膜型LC3 (LC3-II)。

故而LC3-II/LC3-I 比值的大小可估计自噬水平的高低。

3.在荧光显微镜下采用GFP-LC3 融合蛋白来示踪自噬形成无自噬时,GFP-LC3 融合蛋白弥散在胞浆中;自噬形成时,GFP-LC3 融合蛋白转位至自噬体膜,在荧光显微镜下形成多个明亮的绿色荧光斑点,一个斑点相当于一个自噬体,可以通过计数来评价自噬活性的高低。

单荧光检测系统该系统通过外源表达系统在宿主细胞中过表达GFP-LC3B 融合蛋白。

细胞自噬的基础知识与研究进展

细胞自噬的基础知识与研究进展

细胞自噬的基础知识与研究进展细胞自噬(autophagy)是指细胞自身分解和回收废弃物质的一种过程,具有维持细胞内环境平衡、细胞生长、代谢和身体适应力等方面的重要作用。

它是细胞生物学领域中的一大研究热点,得到了广泛关注。

一、细胞自噬的三种类型细胞自噬分为三种类型:微型自噬(microautophagy)、宏型自噬(macroautophagy)和小体自噬(chaperone-mediated autophagy,CMA)。

其中,微型自噬与宏型自噬是非选择性自噬,而小体自噬则是选择性自噬。

微型自噬是指细胞通过直接将废物分解成小的空泡来完成清除废物的过程。

宏型自噬则是通过将废物包裹进一个由双层膜组成的泡膜内,使其与溶酶体融合、分解的过程。

而小体自噬则是通过由Hsc70蛋白、LAMP-2A和HSP90组成的复合物来识别、捕获并分解特定蛋白质的过程。

二、细胞自噬的生化机制细胞自噬不仅涉及大量的细胞生物学蛋白质,还涉及到一些细胞内化学物质。

自噬的基本过程首先涉及由Atg(autophagy-related gene)基因编码的多种蛋白质在细胞内的调节作用。

这些蛋白质可以调节自噬与外环境的联系,以及与涉及的细胞运输相关的分解系统的作用。

细胞自噬的开始通常是由Atg1和Atg13等蛋白复合体的存在调节的,这些蛋白质作为自噬衍生的起点,启动成为自我糖化的起点。

蛋白复合体说大多是保存在细胞滋生蛋白(ER)突出物内或腺苷酸酰化酶(mTOR)等控制细胞自我代谢的重要酶中。

细胞自噬的早期主要涉及细胞内与mTOR有关的信号转导通路和PtdIns3K(磷脂酰肌醇3-激酶)通路。

其中,mTOR通路通过进一步活化Ras相关蛋白、主导蛋白(PKB或AKT)等蛋白的更多生物活性,使得下游的Atg1和Atg13蛋白被阻止,从而抑制细胞自噬的过程。

而PtdIns3K通路则是自噬开始的关键,它通过生成PtdIns3P(磷脂酰肌醇3-磷酸)在细胞的自噬小泡形成中发挥了作用。

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。

生物学中的细胞自噬研究

生物学中的细胞自噬研究

生物学中的细胞自噬研究细胞自噬是指细胞通过调节内部的分解机制来消化自身的部分成分。

生物学家发现,细胞自噬是一种十分重要的细胞过程,能够掌控生物体内部的营养平衡,帮助生物体应对环境的变化。

本文将探讨细胞自噬的秘密,以及其在人类健康中的作用。

一、什么是细胞自噬细胞自噬是细胞内部一种特殊的生物化学过程,其目的是将细胞中废物或老化组织进行分解和再利用。

细胞自噬通过吞噬、分解和重新利用完整或部分细胞成分的方式,来实现身体细胞内部新陈代谢的一种途径,从而解决细胞功能紊乱、蛋白质代谢及其他糖脂代谢相关的问题。

二、细胞自噬的种类虽然细胞自噬是一个统一的过程,但是细胞自噬还包括几个不同的类型,这些类型取决于吞噬的目标物和桥梁分子的类型。

其中最常见的类型是微粒体自噬和内质网自噬。

三、细胞自噬的机制细胞自噬的具体过程可以分为四个阶段: 诱导、吞噬、成囊和降解。

诱导阶段是通过信号通路引发的,如:减少ATP浓度、增加钙离子浓度、蛋白质过剩以及肿瘤抑制因子的表达等,常常被认为是刺激细胞自噬产生的主要动力源。

吞噬阶段是细胞自噬的另一个关键步骤,此时细胞膜中一段膜质液滴器会包裹细胞内部的目标物,然后通过与细胞膜溶酶体的融合,将吞噬后的物质封装到成囊中。

成囊阶段是指吞噬的物质经过多次酶反应,转化为小颗粒,在细胞中暂时积累。

接着它们会被再次吸附和降解为小的分子,继续应用到新的蛋白质合成刺激过程中,从而实现循环利用。

降解是细胞自噬的最后一个环节,与上面提到的成囊、吞噬以及诱导阶段共同决定了细胞自噬的完整过程。

在这个过程中,通过虹吸运输机器将已经分解的废物从体内送出,最终实现细胞内新陈代谢的途径。

四、生物学中的细胞自噬研究细胞自噬是一个相对新颖的研究领域,但是自从1980年代开始,就引起了生物学家们的十分高度关注。

自噬的过程非常重要,不仅对哺乳动物和其他动物产生影响,也对真菌、植物、昆虫及其它微生物提供了重要作用。

研究表明,细胞自噬在癌症、失智症、心血管疾病等许多疾病的发生过程中扮演着重要角色。

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摘要:一、自噬研究概述1.自噬的定义及作用2.自噬研究的意义和应用领域二、自噬研究方法1.细胞自噬实验方法2.动物模型建立与应用3.生物信息学分析与高通量技术三、自噬研究中的关键技术1.荧光显微镜观察自噬现象2.蛋白降解途径的检测与分析3.自噬相关基因与信号通路的研究四、自噬研究的伦理与法规1.实验动物的福利与伦理审查2.人类样本采集与使用的法律规定3.生物安全与实验室管理五、自噬研究的未来展望1.自噬在疾病治疗中的潜在应用2.自噬研究在生物产业的发展前景3.国际合作与交流的重要性正文:自噬研究指南第四版,旨在为广大科研工作者提供关于自噬研究的基本理论、实验方法、关键技术及伦理法规等方面的全面指导。

自噬作为一种细胞内的降解途径,对于细胞代谢、生长发育以及应对外部压力具有重要意义。

近年来,自噬研究在我国得到了广泛关注,并在生物学、医学等领域取得了世界领先的成果。

一、自噬研究概述1.自噬的定义及作用自噬是细胞内一种重要的降解途径,通过双层膜结构的自噬小体将细胞内的蛋白质、细胞器等有害物质包裹起来,并将其送入溶酶体进行降解。

这一过程有助于细胞清除有害物质,维持内环境稳定,同时还可以为细胞提供营养和合成原料。

2.自噬研究的意义和应用领域自噬研究对于揭示细胞代谢调控、生长发育、免疫应答等生物学过程的分子机制具有重要意义。

此外,自噬在神经退行性疾病、肿瘤、代谢性疾病等疾病的发生发展中发挥着重要作用,因此研究自噬有望为这些疾病的治疗提供新的策略。

二、自噬研究方法1.细胞自噬实验方法细胞自噬实验方法包括:荧光显微镜观察自噬现象、免疫荧光染色检测自噬相关蛋白、western blot检测自噬通量的变化等。

2.动物模型建立与应用常用的自噬动物模型有:基因敲除鼠、基因过表达鼠、药物诱导的自噬模型等。

这些模型可用于研究自噬在生长发育、疾病发生发展中的作用。

3.生物信息学分析与高通量技术生物信息学分析主要包括:基因表达谱、蛋白质组学、代谢组学等数据的研究。

线粒体自噬研究套路

线粒体自噬研究套路

线粒体自噬研究套路线粒体自噬是指细胞通过自噬途径去降解和清除不再需要的线粒体的过程。

这是一种非常重要的细胞自我保护机制。

近年来线粒体自噬的研究取得了很多重要的进展。

下面我们来了解一下对线粒体自噬进行研究的套路。

第一步:诱导线粒体自噬要研究线粒体自噬,我们需要先诱导细胞进入线粒体自噬状态。

对于哺乳动物细胞,最常用的诱导剂是卡铵霉素(Carbonyl cyanidem-chlorophenyl hydrazone,CCCP)。

CCCP是一种线粒体膜电位抑制剂,可以导致线粒体驱逐电子传递链中的质子,从而破坏线粒体膜电位。

这会导致线粒体的自噬作用被激活。

第二步:检测线粒体自噬一旦成功诱导细胞进入线粒体自噬状态,我们需要对线粒体自噬进行检测。

最常用的方法是通过检测自噬体膜表面LC3-I到LC3-II的转化。

LC3是一个关键的自噬体膜标志蛋白。

LC3-I是未修饰的形式,而LC3-II是已修饰的膜结合形式。

通过Western blot等方法,可以检测不同浓度的CCCP作用下LC3-I到LC3-II的转化情况来确定线粒体自噬的程度。

第三步:检测线粒体活性除了检测线粒体自噬之外,我们还需要检测线粒体的活性。

这可以通过测量线粒体膜电位和ATP合成活性等判断。

线粒体膜电位和ATP 合成活性是线粒体功能的关键指标。

通过比较诱导线粒体自噬前后的这些指标,可以确定线粒体自噬对于线粒体功能的影响。

第四步:检测线粒体DNA线粒体DNA是线粒体维持其功能的关键基因组成部分。

通过测量线粒体DNA的完整性,可以了解线粒体自噬对于线粒体基因组的影响。

常用的方法是测量线粒体DNA剪切产物的水平来判断线粒体DNA的完整性。

总结:以上就是围绕线粒体自噬研究的一些套路。

通过以上步骤,我们可以全面地了解线粒体自噬对于细胞功能和基因组的影响,有助于更深入地理解和破解线粒体自噬这一细胞自我保护机制的内在机理。

细胞自噬过程的实验探究与调控研究

细胞自噬过程的实验探究与调控研究

细胞自噬过程的实验探究与调控研究细胞自噬是一种细胞内的重要代谢过程,它在调控细胞内物质的降解与再利用中起着至关重要的作用。

近年来,科学家们通过一系列实验探究和调控研究,逐渐揭示了细胞自噬的机制和调控方式,为疾病治疗和药物研发提供了新的思路。

细胞自噬的实验探究是基础研究的重要方向之一。

科学家们通过使用细胞培养和动物模型等实验手段,深入研究了细胞自噬的各个环节,从而揭示了其详细的分子机制。

例如,通过观察细胞自噬相关蛋白的表达和定位,科学家们发现自噬体的形成是细胞自噬过程的关键步骤之一。

进一步的实验研究表明,自噬体的形成依赖于一系列自噬相关基因的表达和相互作用。

这些发现为深入理解细胞自噬的机制提供了重要线索。

除了实验探究,科学家们还通过调控研究,寻找调控细胞自噬的新途径和靶点。

一方面,他们通过基因敲除和过表达等技术手段,研究了一些关键基因在细胞自噬中的功能。

例如,科学家们发现ATG5基因的敲除会导致细胞自噬的显著下降,从而证明了ATG5在细胞自噬中的重要作用。

另一方面,科学家们还通过药物筛选等方法,寻找能够调控细胞自噬的化合物。

他们发现一些化合物能够显著促进或抑制细胞自噬的发生,这为开发新的药物治疗策略提供了候选物。

细胞自噬的实验探究和调控研究不仅有助于我们深入了解细胞自噬的机制,还为疾病治疗和药物研发提供了新的思路。

细胞自噬在许多疾病的发生和发展中起着重要作用,如肿瘤、神经退行性疾病和心血管疾病等。

通过研究细胞自噬在这些疾病中的异常表达和功能改变,科学家们可以找到新的治疗靶点和策略。

例如,一些研究表明,通过调控细胞自噬的活性,可以抑制肿瘤细胞的生长和增殖,为肿瘤治疗提供新的思路。

此外,一些药物研发公司也已经开始开发针对细胞自噬的药物,以期望在疾病治疗中发挥作用。

综上所述,细胞自噬的实验探究和调控研究在科学研究和医学领域中具有重要意义。

通过深入研究细胞自噬的机制和调控方式,我们可以更好地理解细胞的代谢过程,为疾病治疗和药物研发提供新的思路和靶点。

免疫细胞自噬及其功能研究

免疫细胞自噬及其功能研究

免疫细胞自噬及其功能研究随着细胞生物学研究的深入,自噬已经逐渐成为了人们关注的热点问题,而免疫细胞自噬则成为了其中备受关注的一个分支。

免疫细胞自噬是指免疫细胞(如巨噬细胞、淋巴细胞等)通过自噬途径进行杀菌、抗病毒、调节免疫应答等免疫功能。

近年来,越来越多的研究表明,免疫细胞自噬在人体健康与疾病中扮演着重要的角色。

本文旨在探讨免疫细胞自噬的相关研究进展。

一、自噬介导的免疫清除反应免疫细胞通常负责通过吞噬和吸收外来病原体,来对抗病毒和细菌等微生物的侵袭。

在这个过程中,细胞会通过吞噬的方式把病原体等物质包裹起来,形成一种被称之为吞噬体的结构。

这些吞噬体中的病原体会通过溶酶体内的消化酶而被消化,从而达到清除外来病原体的目的。

随着研究的深入,人们发现免疫细胞还能通过自噬途径来进行免疫清除反应,而且这种免疫清除反应比一般的吞噬反应更为高效。

自噬介导的免疫清除反应和一般的免疫清除反应相比,除了更加高效外,还具有更加广泛的应用范围。

例如,自噬介导的免疫清除反应不仅可以清除细胞内的病原体,还可以清除外来病原体,如细菌、真菌和病毒等等。

二、自噬介导的细胞应激反应除了免疫清除反应之外,自噬过程还能介导一些与细胞应激相关的生理反应。

例如,在胶质细胞中,自噬过程对于控制神经退化疾病和炎症反应是至关重要的。

还有一些研究表明,自噬过程对于心肌缺血再灌注损伤、钙离子平衡、金属离子代谢等细胞生理过程也有着重要意义。

三、自噬蛋白在免疫细胞中的发挥自噬过程依靠的是一系列特定的自噬蛋白,其中最为重要的蛋白之一就是ATG5。

ATG5是自噬过程所必需的基因之一,它能够参与各种自噬机制的调节,从而对自噬过程的进行起到至关重要的作用。

近年来的研究表明,ATG5不仅参与自噬过程,还对免疫细胞的功能产生重要影响。

ATG5基因的缺失会导致免疫细胞的活性下降,并且容易产生免疫调节失衡等问题。

另外,一些研究表明,自噬蛋白还能通过调节MHC-II分子的合成和代谢,来参与免疫细胞的抗原呈递过程。

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自噬(Autophagy)及其研究方法概述一、背景概念:目前根据发生过程分为三类:Macroautophagy,Microautophagy和Chaperone-mediated autophagy CMA), 大自噬(Macroautophagy)即我们说的自噬(autophagy);微自噬(Microautophagy):是指溶酶体主动、直接吞噬胞浆成分的一种方式;分子伴侣介导的自噬(Chaperone-mediated autophagy,CMA):一些分子伴侣,如hsp70,能帮助未折叠蛋白转位入溶酶体。

通常说的自噬泛指Macroautophagy.自噬是细胞内的一种“自食(Self-eating)”的现象,凋亡是“自杀(Self-killing)”的现象,二者共用相同的刺激因素和调节蛋白,但是诱发阈值和门槛不同,如何转换和协调目前还不清楚. 自噬是指膜(目前来源还有争议,大部分表现为双层膜,有时多层或单层)包裹部分胞质和细胞内需降解的细胞器、蛋白质等形成自噬体(autophagosome),最后与溶酶体融合形成自噬溶酶体(autophagolysosome),降解其所包裹的内容物,以实现细胞稳态和细胞器的更新。

自噬的步骤可以大概总结为下面四步:步骤1:细胞接受自噬诱导信号后,在胞浆的某处形成一个小的类似“脂质体”样的膜结构,然后不断扩张,但它并不呈球形,而是扁平的,就像一个由2层脂双层组成的碗,可在电镜下观察到,被称为Phagophore,是自噬发生的铁证之一。

步骤2:Phagophore不断延伸,将胞浆中的任何成分,包括细胞器,全部揽入“碗”中,然后“收口”,成为密闭的球状的autophagosome,即“自噬体”。

电镜下观察到自噬体是自噬发生的铁证之二。

有2个特征:一是双层膜,二是内含胞浆成分,如线粒体、内质网碎片等。

步骤3:自噬体形成后,可与细胞内吞的吞噬泡、吞饮泡和内体融合(这种情况不是必然要发生的)。

步骤4:自噬体与溶酶体融合形成autolysosome,期间自噬体的内膜被溶酶体酶降解,2者的内容物合为一体,自噬体中的“货物”也被降解,产物(氨基酸、脂肪酸等)被输送到胞浆中,供细胞重新利用,而残渣或被排出细胞外或滞留在胞浆中。

自噬的特性:1)自噬是细胞消化掉自身的一部分,即self-eating,初一看似乎对细胞不利。

事实上,细胞正常情况下很少发生自噬,除非有诱发因素的存在。

这些诱发因素很多,也是研究的热门。

既有来自于细胞外的(如外界中的营养成分、缺血缺氧、生长因子的浓度等),也有细胞内的(代谢压力、衰老或破损的细胞器、折叠错误或聚集的蛋白质等)。

由于这些因素的经常性存在,因此,细胞保持了一种很低的、基础的自噬活性以维持自稳。

2)自噬过程很快,被诱导后8min即可观察到自噬体(autophagosome)形成,2h后自噬溶酶体(autolysosome)基本降解消失。

这有利于细胞快速适应恶劣环境。

3)自噬的可诱导特性:表现在2个方面,第一是自噬相关蛋白的快速合成,这是准备阶段。

第二是自噬体的快速大量形成,这是执行阶段。

4)批量降解:这是与蛋白酶体降解途径的显着区别5)“捕获”胞浆成分的非特异性:由于自噬的速度要快、量要大,因此特异性不是首先考虑的,这与自噬的应急特性是相适应的。

6)自噬的保守性:由于自噬有利于细胞的存活,因此无论是物种间、还是各细胞类型之间(包括肿瘤细胞),自噬都普遍被保留下来自噬过程的调控:从上面总结的自噬特点中可以看出,自噬这一过程一旦启动,必须在度过危机后适时停止,否则,其非特异性捕获胞浆成分的特性将导致细胞发生不可逆的损伤。

这也提醒我们在研究自噬时一定要动态观察,任何横断面的研究结果都不足以评价自噬的活性。

目前,已经报告了很多因素能诱导细胞发生自噬,如饥饿、生长因子缺乏、微生物感染、细胞器损伤、蛋白质折叠错误或聚集、DNA损伤、放疗、化疗等等,这么多刺激信号如何传递的、哪些自噬蛋白接受信号、又有哪些自噬蛋白去执行等很多问题都还在等待进一步解答中。

关于传递自噬信号的通路目前比较肯定的有:抑制类1)Class I PI3K pathway (PI-phosphatidylinositol,磷脂酰肌醇)与IRS (Insulin receptor substrate) 结合,接受胰岛素受体传来的信号(血糖水平高抑制自噬)2)mTOR pathway(mammalian target of rapamycin)mTOR在人类中的同源基因是FRAP1(FK506 binding protein 12-rapamycin associated protein 1),是一个丝/苏氨酸蛋白激酶。

能接受多种上游信号,如Class I PI3K、IGF-1/2、MAPK,能感受营养和能量的变化,rapamycin是最典型最常用的自噬激动剂.激活类1)Class III PI3K结构上类似于Class I PI3K,但作用相反。

3-MA是Class III PI3K的抑制剂,因此3-MA可以作为自噬的抑制剂.二、自噬的研究方法:汉恒生物已开发并完善了多套自噬相关的研究体系和工具,并积累了丰富的自噬研究经验。

正常培养的细胞自噬活性很低,不适于观察,因此,必须对自噬进行人工干预和调节,经报道的工具药有:(一)自噬诱导剂1)Bredeldin A / Thapsigargin / Tunicamycin :模拟内质网应激2)Carbamazepine/ L-690,330/ Lithium Chloride(氯化锂):IMPase 抑制剂(即Inositol monophosphatase,肌醇单磷酸酶)3)Earle's平衡盐溶液:制造饥饿4)N-Acetyl-D-sphingosine(C2-ceramide):Class I PI3K Pathway抑制剂5)Rapamycin:mTOR抑制剂(这是最常用的)6)Xestospongin B/C:IP3R阻滞剂(二)自噬抑制剂1)3-Methyladenine(3-MA):(Class III PI3K)hVps34 抑制剂2)Bafilomycin A1:质子泵抑制剂3)Hydroxychloroquine(羟氯喹)除了选用上述工具药外,一般还需结合遗传学技术对自噬相关基因进行干预:包括反义RNA干扰技术(Knockdown)、突变株筛选、外源基因导入等。

细胞经诱导或抑制后,需对自噬过程进行观察和检测,常用的策略和技术有:1)观察自噬体的形成由于自噬体属于亚细胞结构,普通光镜下看不到,因此,直接观察自噬体需在透射电镜下。

Phagophore的特征为:新月状或杯状,双层或多层膜,有包绕胞浆成分的趋势。

自噬体(AV1)的特征为:双层或多层膜的液泡状结构,内含胞浆成分,如线粒体、内质网、核糖体等。

自噬溶酶体(AV2)的特征为:单层膜,胞浆成分已降解。

(autophagic vacuole,AV)2)在荧光显微镜下采用GFP-LC3等融合蛋白来示踪自噬形成:(常用) GFP-LC3单荧光指示体系:由于电镜耗时长,不利于监测(Monitoring)自噬形成。

我们利用LC3在自噬形成过程中发生聚集的现象开发出了GFP-LC3指示技术:无自噬时,GFP-LC3融合蛋白弥散在胞浆中;自噬形成时,GFP-LC3融合蛋白转位至自噬体膜,在荧光显微镜下形成多个明亮的绿色荧光斑点,一个斑点相当于一个自噬体,可以通过计数来评价自噬活性的高低。

汉恒生物已开发出高效的评价用GFP-LC3病毒载体,通过瞬时高效感染细胞,配合活细胞工作站成功评价自噬流。

双荧光指示体系:汉恒生物科技(上海)有限公司已开发出用于表达mRFP-GFP-LC3融合蛋白的病毒产品。

mRFP用于标记及追踪LC3,GFP 的减弱可指示溶酶体与自噬小体的融合形成自噬溶酶体,即由于GFP荧光蛋白对酸性敏感,当自噬体与溶酶体融合后GFP荧光发生淬灭,此时只能检测到红色荧光。

我们在显微镜成像后红绿荧光merge后通过merge后出现的黄色斑点即只是自噬体.红色的斑点指示自噬溶酶体,通过不同颜色斑点的计数可以清晰的看出自噬流的强弱。

如下图:细胞转染mRFP-GFP-LC3病毒后给予氨基酸剥夺处理2小时后出现明显增强的自噬以及自噬流。

3)利用Western Blot检测LC3-II/I比值的变化以评价自噬形成(LC3抗体购自sigma,L8918)。

自噬形成时,胞浆型LC3(即LC3-I)会酶解掉一小段多肽,转变为(自噬体)膜型(即LC3-II),因此,LC3-II/I比值的大小可估计自噬水平的高低。

(Note:LC3抗体对LC3-II有更高的亲和力,会造成假阳性。

方法2和3需结合使用,同时需考虑溶酶体活性的影响。

)4) 利用Western Blot检测p62蛋白来评价自噬以及自噬流的强弱:起初自噬所降解的底物被认为是随机的,但是后来的研究表明有些蛋白是seletively降解的,在这些蛋白之中研究的最为透彻的是蛋白p62,p62 is selectively incorporated into autophagosomes through direct binding to LC3 and is efficiently degraded by autophagy ; thus, the total cellular expression levels of p62 inversely correlate with autophagic activity. (p62蛋白水平的多少与自噬流的强弱有着反比例关系)三、自噬与肿瘤的关系:与凋亡(在肿瘤细胞中一般都存在缺限)不同,自噬是被优先保留的。

无论是肿瘤细胞还是正常细胞,保持一种基础、低水平的自噬活性是至关重要的。

因为细胞中随时产生的“垃圾”(破损或衰老的细胞器、长寿命蛋白质、错误合成或折叠错误的蛋白质等等)都需要及时清除,而这主要靠自噬来完成,因此,自噬具有维持细胞自稳的功能;如果将自噬相关基因突变失活,如神经元会发生大量聚集蛋白,并出现神经元退化。

同时,自噬的产物,如氨基酸、脂肪酸等小分子物质又可为细胞提供一定的能量和合成底物,可以说,自噬就是一个“备用仓库”。

如Atg-5缺陷的小鼠在出生后喝上第一口奶之前就会饿死。

更重要的是,自噬活性可在代谢应激(饥饿、生长因子缺乏、射线、化疗等)时大大增强,表现为胞浆中迅速涌现大量自噬体,有利于细胞的存活。

鉴于自噬的上述作用,自噬可为肿瘤细胞带来几大好处:1)肿瘤细胞本身就具有高代谢的特点,对营养和能量的需求比正常细胞更高,但肿瘤微环境往往不能如意,如肿瘤发生初始期到血管发生之前、肿瘤长大发生血管崩塌时、肿瘤细胞脱离原发灶游走时等都会出现营养不足或供应中断,而此时提高自噬活性可以有助于度过这一危机。

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