关于细胞自噬研究进展35页PPT
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细胞自噬介绍与相关研究课件PPT
➢ 在哺乳动物细胞中，PI3K和beclin1分别是酵母菌 Vps34和Atg6对应的同源物。
mTOR/TOR的介绍
mTORC1
mTOR mLST8 PRAS40
细胞生长 细胞凋亡 细胞自噬
mTOR
自噬
mTORC2
Raptor
细胞骨架 蛋白构建 细胞存活
mTORC1 信号通路是多条信号通路的汇聚点，通过对上、下游 信号的来传导影响细胞自噬，是目前研究最多的信号通路。
结合，并不结合Atg12。
AKT 能够抑制 TSC1/2 复合物，从而激活 自噬基因Atg5缺失降低了 PCV2的复制
Int J Biochem Cell Biol 36(12):2376-2391.
mTOR,抑制细胞自噬。 mRFP-GFP-LC3 双荧光自噬指示体系：
巨噬细胞以胆固醇依赖方式激活自噬，清除胞内病原菌L. 完整自噬反应-LAMP1和LC3共定位 Ｈｅｒｔｓ／３３毒株感染组 自噬激动剂剂对Cap蛋白表达的影响 分子伴侣介导自噬（CMA,chaperone-mediated autophagy）——CMA不涉及囊泡的运输，而是通过有着特异性肽链的细胞质蛋白在分 子伴侣复合物的作用下与溶酶体膜蛋白感受器Lamp2a结合后进入溶酶体腔，然后被溶酶体酶消化。 激活自噬不一定对病原体感染的细胞均起保护作用。
➢ AMPK还可以通过直接磷酸化Raptor，使Raptor脱离mTORC1复 合体，进而抑制mTORCI的活性
➢ 营养缺乏会促进AMPK与ULK1的PS结构域结合，使ULK1的 Ser/Thr丰富区多位点磷酸化，从而激活ULK 1，直接调节自噬。
p53通路
➢ p53 在细胞核中 ：(1)p53 能通过sestrin1/2 蛋白激活 AMPKmTORC1 信号通路，从而抑制 mTORC1，上调细胞自噬水平。 (2)p53 能通过激活 DAPK1，磷酸化 Beclin-1,促进细胞自噬。 (3)p53 能通过激活抗凋亡蛋白 BCL-2 家族(Bad、PUMA、Bax
mTOR/TOR的介绍
mTORC1
mTOR mLST8 PRAS40
细胞生长 细胞凋亡 细胞自噬
mTOR
自噬
mTORC2
Raptor
细胞骨架 蛋白构建 细胞存活
mTORC1 信号通路是多条信号通路的汇聚点，通过对上、下游 信号的来传导影响细胞自噬，是目前研究最多的信号通路。
结合，并不结合Atg12。
AKT 能够抑制 TSC1/2 复合物，从而激活 自噬基因Atg5缺失降低了 PCV2的复制
Int J Biochem Cell Biol 36(12):2376-2391.
mTOR,抑制细胞自噬。 mRFP-GFP-LC3 双荧光自噬指示体系：
巨噬细胞以胆固醇依赖方式激活自噬，清除胞内病原菌L. 完整自噬反应-LAMP1和LC3共定位 Ｈｅｒｔｓ／３３毒株感染组 自噬激动剂剂对Cap蛋白表达的影响 分子伴侣介导自噬（CMA,chaperone-mediated autophagy）——CMA不涉及囊泡的运输，而是通过有着特异性肽链的细胞质蛋白在分 子伴侣复合物的作用下与溶酶体膜蛋白感受器Lamp2a结合后进入溶酶体腔，然后被溶酶体酶消化。 激活自噬不一定对病原体感染的细胞均起保护作用。
➢ AMPK还可以通过直接磷酸化Raptor，使Raptor脱离mTORC1复 合体，进而抑制mTORCI的活性
➢ 营养缺乏会促进AMPK与ULK1的PS结构域结合，使ULK1的 Ser/Thr丰富区多位点磷酸化，从而激活ULK 1，直接调节自噬。
p53通路
➢ p53 在细胞核中 ：(1)p53 能通过sestrin1/2 蛋白激活 AMPKmTORC1 信号通路，从而抑制 mTORC1，上调细胞自噬水平。 (2)p53 能通过激活 DAPK1，磷酸化 Beclin-1,促进细胞自噬。 (3)p53 能通过激活抗凋亡蛋白 BCL-2 家族(Bad、PUMA、Bax
自噬ppt课件
4
二、 自噬的调控
细胞中的自噬主要由营养状态、能量水平和 生长因子来调控。 ①I型磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)通路：生长因子 ②Ⅲ型PI3K通路：氨基酸的水平 ③腺苷酸活化蛋白激酶(LKBl/AMPK)通路：AMP
生长因子充足、氨基酸充足、ATP充足时，通过 相应通路……最终激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白 复合物(mTORCl，自噬抑制因子)，从而抑制自噬； 反之则激活自噬。
②、激活自噬在肿瘤治疗中的作用
虽然抑制自噬在肿瘤治疗中发挥重要作用，但也有一些
肿瘤在激活自噬状态下对肿瘤的治疗有促进作用。如雷
帕霉素仅在治疗肾细胞癌、神经内分泌癌和淋巴瘤取得
正面效果。
19
七、自噬在缺血性脑血管病中的作用
• 细胞自噬对营养缺乏状态下的神经细胞起保护性作用，而 且可以促进神经细胞存活。
10
四、自噬的干预
• 自噬抑制剂：氯喹（Chloroquine）、羟氯喹 、巴弗洛霉素A1（Bafilomycin A1）、3-甲 基腺嘌呤
• 抑制自噬相关基因：Beclin 1 • 激活自噬：雷帕霉素
11
五、自噬与肿瘤
“双刃剑” 1、在肿瘤发生的前期，自噬可以通过清除正常细胞内
受损线粒体、过氧化物酶体及其他细胞毒性物质来 维持细胞内稳态，抑制癌基因的激活，防止肿瘤的 发生。 2、在已经恶性转化的癌细胞中，自噬通过再循环作用， 为癌细胞的生存提供营养物质，从而维持癌细胞的 存活，并能促进恶性肿瘤的增殖和侵袭转移。
• 单纯的自噬障碍可产生神经退行性疾病的表型，病理上表 现为细胞内包涵体的大量堆积 。 说明自噬在降解神经细 胞中易聚集蛋白质过程中具有不可替代的作用。
21
此课件下载可自行编辑修改，供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！
二、 自噬的调控
细胞中的自噬主要由营养状态、能量水平和 生长因子来调控。 ①I型磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)通路：生长因子 ②Ⅲ型PI3K通路：氨基酸的水平 ③腺苷酸活化蛋白激酶(LKBl/AMPK)通路：AMP
生长因子充足、氨基酸充足、ATP充足时，通过 相应通路……最终激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白 复合物(mTORCl，自噬抑制因子)，从而抑制自噬； 反之则激活自噬。
②、激活自噬在肿瘤治疗中的作用
虽然抑制自噬在肿瘤治疗中发挥重要作用，但也有一些
肿瘤在激活自噬状态下对肿瘤的治疗有促进作用。如雷
帕霉素仅在治疗肾细胞癌、神经内分泌癌和淋巴瘤取得
正面效果。
19
七、自噬在缺血性脑血管病中的作用
• 细胞自噬对营养缺乏状态下的神经细胞起保护性作用，而 且可以促进神经细胞存活。
10
四、自噬的干预
• 自噬抑制剂：氯喹（Chloroquine）、羟氯喹 、巴弗洛霉素A1（Bafilomycin A1）、3-甲 基腺嘌呤
• 抑制自噬相关基因：Beclin 1 • 激活自噬：雷帕霉素
11
五、自噬与肿瘤
“双刃剑” 1、在肿瘤发生的前期，自噬可以通过清除正常细胞内
受损线粒体、过氧化物酶体及其他细胞毒性物质来 维持细胞内稳态，抑制癌基因的激活，防止肿瘤的 发生。 2、在已经恶性转化的癌细胞中，自噬通过再循环作用， 为癌细胞的生存提供营养物质，从而维持癌细胞的 存活，并能促进恶性肿瘤的增殖和侵袭转移。
• 单纯的自噬障碍可产生神经退行性疾病的表型，病理上表 现为细胞内包涵体的大量堆积 。 说明自噬在降解神经细 胞中易聚集蛋白质过程中具有不可替代的作用。
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细胞自噬PPT幻灯片
自噬：人体细胞中的重要机制
自噬的作用
• 提供能量和材料 • 消灭病原体、受损的蛋白质和细胞器 • 与人体疾病相关
人体中的自噬
• 在识别出酵母自噬的机制之后，依然还有一个关键问题。其他的 生物里有没有对应的机制来控制自噬过程呢？很快人们发现，我 们细胞里也有几乎一样的机制在运行。现在我们有了探索人体内 细胞自噬所必需的研究工具。
结论
• 大隅良典对自噬基因的发现，和对自噬分子机制的阐明，把对细 胞内容物回收过程的理解带入了一个新的范式。因为他的开拓性 工作，人们认识自噬到是细胞生理机能中的一种基本过程，会对 人类的健康和疾病产生重要影响。
• 人们知道自噬机制的存在已经50年，但是它在生理学和医学中的 核心重要性只有在大隅良典20世纪90年代开拓性的研究之后才被 人们广泛意识到。因为这些重要发现，他获得了2016年诺贝尔生 理学或医学奖。
实验现象
实验结果非常惊人！几个小时内， 液泡中就充满了细小的、未被降解 的囊泡（见图2），这些囊泡就是 自噬体。大隅的实验证明酵母细胞 中也存在自噬现象，然而更重要的 是，他发现了一种方法，能够识别 和鉴定涉及这些过程的关键基因。 这是一项重大的突破，大隅在1992 年发表了实验结果。
图2 酵母液泡中的 自噬体
• 在治疗神经性退行疾病，自噬机制也可以发挥作用。 • 自噬出问题之后，神经细胞是最敏感的，会很快地影响、阻碍神
经信号的传导，导致神经退行性疾病。帕金森、脊髓硬化导致的 肌萎缩、还有阿尔兹海默都是这样。
• 帕金森病人的脑细胞里有一种突触蛋白，这种蛋白简单来讲就是 有害的，而且这种蛋白积聚到一定程度的时候，自噬机制会停摆。 所以在一开始，我们就可以触发自噬机制去吃掉它们，防患于未 然。
简单解释
自噬的研究进展ppt课件
14
Atg9的顺向运输
在选择性细胞自噬 Cvt 途径中, 当 Atg11、Cvt 复合体或Actin细胞骨架中的组分缺失任一个时, Atg9 从外周膜结构到 PAS 的运输都会被阻断 Actin相关蛋白Arp2与Atg9相互作用, 直接调节 Atg9从外周膜结构向PAS的运输。在饥饿诱导的非 选择性细胞自噬中,这种运输需要Atg17的协 助。Atg17 帮助 Atg9 定位于 PAS, 进一步完成 膜的组装,但这个过程并不需要Atg1的激酶活性。
3 分子伴侣介导的自噬（CMA）：
胞质内蛋白结合到分子伴侣后被转运到溶酶体腔中，然后被溶酶体 （液泡）酶消化。
4
自噬的过程
5
2、细胞自噬的调控
生理条件下, 细胞自噬受到严格的调控。现 在了解得比较多的细胞自噬调控通路主要有 两条: TOR(Target of rapamycin)通路和磷脂 酰肌醇3-激酶(PI3K, Phosphoinositide 3kinase)通路。很多其他细胞自噬调控信号 直接或间接的通过这两条通路发挥作用。
10pas的形成pas是自噬体形成的位点通常位于液泡附近是酵母特有的现象所以pas的形成机制对于我们了解整个自噬过程具有重要意义11酵母富营养cvt复合体prape1多聚体ams1atg19形成atg19不atg11结合激活atg11并募集其他pro围绕cvt复合体形成自噬体cvt囊泡pas的组装信号饥饿非选择性自噬atg17起主要作用pas的组装信号12pi3k复合体及其下游作用蛋白pi3k可以对膜上的磷脂酰肌醇进行磷酸化修饰其中型pi3k可以将磷脂酰肌醇磷酸化为pi3p酵母中的pi3k复合体为型pi3k13酵母中型pi3k复合体包括
10
酵母
富营养
Cvt复合体（prApe1 多聚体、Ams1,、 Atg19）形成源自Atg19与 Atg11结合
Atg9的顺向运输
在选择性细胞自噬 Cvt 途径中, 当 Atg11、Cvt 复合体或Actin细胞骨架中的组分缺失任一个时, Atg9 从外周膜结构到 PAS 的运输都会被阻断 Actin相关蛋白Arp2与Atg9相互作用, 直接调节 Atg9从外周膜结构向PAS的运输。在饥饿诱导的非 选择性细胞自噬中,这种运输需要Atg17的协 助。Atg17 帮助 Atg9 定位于 PAS, 进一步完成 膜的组装,但这个过程并不需要Atg1的激酶活性。
3 分子伴侣介导的自噬（CMA）：
胞质内蛋白结合到分子伴侣后被转运到溶酶体腔中，然后被溶酶体 （液泡）酶消化。
4
自噬的过程
5
2、细胞自噬的调控
生理条件下, 细胞自噬受到严格的调控。现 在了解得比较多的细胞自噬调控通路主要有 两条: TOR(Target of rapamycin)通路和磷脂 酰肌醇3-激酶(PI3K, Phosphoinositide 3kinase)通路。很多其他细胞自噬调控信号 直接或间接的通过这两条通路发挥作用。
10pas的形成pas是自噬体形成的位点通常位于液泡附近是酵母特有的现象所以pas的形成机制对于我们了解整个自噬过程具有重要意义11酵母富营养cvt复合体prape1多聚体ams1atg19形成atg19不atg11结合激活atg11并募集其他pro围绕cvt复合体形成自噬体cvt囊泡pas的组装信号饥饿非选择性自噬atg17起主要作用pas的组装信号12pi3k复合体及其下游作用蛋白pi3k可以对膜上的磷脂酰肌醇进行磷酸化修饰其中型pi3k可以将磷脂酰肌醇磷酸化为pi3p酵母中的pi3k复合体为型pi3k13酵母中型pi3k复合体包括
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酵母
富营养
Cvt复合体（prApe1 多聚体、Ams1,、 Atg19）形成源自Atg19与 Atg11结合
细胞自噬PPT课件
2019/11/3
15
小结
1.膜结构的形成（从无到有） 2. 参与自噬体形成的新型结构 （注定被降解的细胞器） 3.成核 - 装配 - 伸长模型 4.自噬体形成的分子机制
2019/11/3
16
现状
大隅良典：“现在我们对于单个的自噬基因的 作用有了更清晰的了解，但是接下来的问题是， 要弄清楚它们是如何促成自噬小体形成的。我 们想要知道新的自噬体膜是怎样形成、生长并 且封装成为自噬小体的。我们同时也在分析自 噬蛋白的结构生物学，以及它们互相之间是如 何作用，从而形成组分的。这些组分稍纵即逝， 因此很难研究它们。这也正是我们现在所做的 工作。”
(4)自噬
2019/11/3
7
2019/11/3
8
自噬/成膜
2019/11/3
9
自噬形成分子机制/成核
Байду номын сангаас
The nucleation–assembly–elongation (NAE) model. (a) When nutrients are rich and the cells grow, the nutrient-sensing protein kinase Tor is active and autophagy is not induced. Instead, Cvt vesicles are formed. This process is called nucleation. (b) When nutrients are poor and the cells are starved, Tor is inactive and autophagy is induced. In addition to the nucleation process, Autophagosome formation requires the assembly of new membrane and its elongation to form larger structures. The preautophagosomal structure (PAS) is the organizing center of both structures.
细胞凋亡和细胞自噬ppt课件
39
Caspases are produced as zymogens
40
Lavrik IN, J Clin Invest. 2005;115:2665-72
Scheme of procaspase-8 processing at the CD95 DISC
41
Lavrik IN, J Clin Invest. 2005;115:2665-72
9
Necrosis
Apoptosis
10
发生条件
细胞膜 细胞器 细胞核
细胞
炎症反应
细胞凋亡与细胞坏死在形态上的主要区别
细胞凋亡
细胞坏死
多为生理性 单个细胞丢失 发泡，完整 结构保留 核凝集断裂 染色质均一浓缩 皱缩形成凋亡小体 被邻近正常和巨噬细胞吞噬 无，不释放内容物
病理性（偶然刺激） 成群细胞死亡 破裂，不完整 破坏 核破碎溶解
ICE ICH-1/Nedd-2 CPP32/Yama TX ICH-2 ICErel II ICErel III Ty Mch-2 Mch-3 MACH FLICE Mch-5 ICE/LAP6 Mch-6 Mch-4 FLICE-2 ICH3 ER apoptosis-specific ERICE MICE
23
Apoptosis and survival during B lymphocyte development
24
Apoptosis Inducers
• 物理因素：X-射线、热休克等； • 化学因素：过氧化氢、乙醇、8氯腺苷、氨
甲蝶呤、苯丁酸氮芥、三尖杉酯碱等； • 生物因素：某些细胞因子表达水平变化、蛋白分
necrosisapoptosis细胞凋亡与细胞坏死在形态上的主要区别细胞凋亡细胞坏死发生条件多为生理性病理性偶然刺激单个细胞丢失成群细胞死亡细胞膜发泡完整破裂不完整细胞器结构保留破坏细胞核核凝集断裂核破碎溶解染色质均一浓缩细胞皱缩形成凋亡小体细胞膨胀而溶解被邻近正常和巨噬细胞吞噬残余碎片被巨噬细胞吞噬炎症反应无不释放内容物有释放内容物细胞凋亡与细胞坏死在生物化学方面的主要区别细胞凋亡细胞坏死基因调节由凋亡相关基因调控与基因调控无关发生条件多为生理性病理性偶然刺激能量需要能量不需要能量新的基因转录大分子合成需要不需要caspase依赖性不依赖dna降解为180200bpdna随机性降解成为任意的整数倍的dnaladder长度的片段细胞膜磷脂酰丝氨酸外翻morphologyapoptoticcellapoptosvsnecrosi第三节细胞凋亡的生理学病理学意义保证个体正常发育
海拉细胞与自噬(共17张PPT)
如何进行细胞培养?培养时又需要提供哪些必要条件呢？
核染色质的存在是区分细胞凋亡和自噬作用最有益的标准;
7梯度乙醇溶液中脱水前用0.
细胞包埋
光镜定位和超薄切片
细胞制备
保持细胞的生长对数期，一直进行五次传代培养，每次当细 胞贴壁时快速更换培养基，得到大量的海拉细胞。
细胞培养
实验组： 用缺乏氨基酸，血清的培养基润洗玻璃管两次，然后每 60分钟，抽出培养基，立即用新鲜的培养基替换。
细胞增殖缓慢，核型可能变化
能力强，有丝 用胰蛋白酶分散细 是一种人工培养，具有无限增殖能力的细胞。
细胞悬液 从动物机体中取出相关组织，将它们分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。
分裂旺盛。 分 胞，说明细胞间的 用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。
， 原代培养 动5化％物醋细程酸胞双培度氧养铀越不染能色低最细终胞培的养固成1定生贴0单物层代体壁细以胞生。内长，保持正常二倍体核型 物质主要是蛋白质。
50代细胞
动物细胞培养不 能最终培养成生 物体
慢，核型可 能变化
贰 实验目的
研究缺乏血清和氨基酸的培养基 中的海拉细胞与自噬的关系。
叁 实验过程
实验材料： 培养基（10%胎牛血清，的小苏打，缓冲液，100单位毫升的青霉
素100mg/ml的链霉素）；
实验仪器： 塑料Falcon玻璃管（25平方厘米和75平方厘米）
保持细胞的生长对数期，一直进行五次传代培养，每次当细胞贴壁时快速更换培养基，得到大量的海拉细胞。
用胰蛋白酶分散细胞，说明细胞间的物质主要是蛋白质。
存在假说：海拉细胞的自噬可以提供氨基酸来合成必需的酶和ATP的底物。 存在假说：海拉细胞的自噬可以提供氨基酸来合成必需的酶和ATP的底物。
细胞自噬与代谢ppt课件
蛋白酶体途径：降解细胞内短寿(short-lived)、多聚泛素化(ubiquitination)的蛋白质。 原核生物：通过19S的蛋白酶体能识别靶蛋白的特定氨基酸序列并将其降解。 真核生物：则是通过26S的蛋白酶体降解蛋白质。 内吞途径：将跨膜蛋白运送到溶酶体降解。 细胞自噬途径：而长寿蛋白(long-lived protein)、蛋白聚集物及膜包被的细胞器是通过细胞自噬的方式在溶酶体降解。
Part 1
Part 1
自噬的概念
1.2 自噬的分类——大自噬的非特异性与特异性
应激功能 细胞自噬是细胞在饥饿条件下的一种存活机制。 当营养缺乏时，细胞自噬增强，使非关键成分降解，释放出营养成分，以保证过程的继续。 防御功能 在细胞受到致病微生物感染时，细胞自噬起一定的防御作用。 维持细胞稳态 在骨骼机和心肌，细胞自噬有特殊的“看家”(house keeping)功能，帮助细胞浆成分，包括线粒体，进行更新。 延长寿命 细胞自噬可降解损伤的细胞器、细胞膜和变性蛋白等胞内成分。 如果细胞自噬受损衰竭，细胞损伤就会堆积、累加，产生老化。 控制细胞死亡及癌症 当前，决定细胞自噬导致细胞死亡，还是维持细胞存活的因子尚不完全清楚。所以，细胞自噬与细胞死亡之间的因果关系还没有最后定论。
胞质内蛋白结合到分子伴侣后被转运到溶酶体腔中，然后被溶酶体酶消化。CMA 的底物是可溶的蛋白质分子，在清除蛋白质时有选择性，而前两者无明显的选择性。
3
分子伴侣介导的自噬（CMA）：
Part 1
Part 1
自噬的概念
1.2 自噬的分类——根据细胞物质运到溶酶体内的途径不同
通常认为大自噬是一种非特异过程。但是，在一些情况下细胞器，如：线粒体，过氧化物酶体等，似乎是优先包裹的对象，提示有一定选择性或特异性。