细胞自噬与凋亡的交互作用
细胞凋亡过程中自噬途径的调节作用研究

细胞凋亡过程中自噬途径的调节作用研究随着现代医学的进步,对于细胞凋亡和自噬的研究也越来越深入。
本文将会重点讲述细胞凋亡过程中自噬途径的调节作用研究。
一、细胞凋亡与自噬的概念细胞凋亡是一种自然的、有序的死亡过程,是细胞在自我调节下自发进行的,这种过程对于机体的正常发育和维护具有重要意义。
而自噬是一种保护细胞内稳态的过程,当细胞内发生一些异常环境,会通过自噬来清理垃圾和维持能量平衡。
二、细胞凋亡和自噬的关系细胞凋亡和自噬间存在着一种相互作用的关系。
自噬通过清除细胞内垃圾,接纳和吞噬细胞凋亡的碎片等,促进了细胞凋亡的正常进行。
同时,细胞凋亡也可以通过激活自噬,使细胞中的组分得到大量的消化和重用,提高细胞本身的存活能力。
三、自噬与细胞凋亡的调节作用细胞凋亡过程中,自噬途径被广泛研究,以探究自噬在细胞凋亡过程中的调控作用。
近年来,许多研究都表明自噬与细胞凋亡之间存在调节关系。
1. Bcl-2家族的作用Bcl-2家族是一类关键调控细胞凋亡和自噬的蛋白质,其中的Bcl-2和Bcl-XL抑制细胞凋亡,而Beclin-1通过互作作用促进自噬。
近年的研究表明,Bcl-2和Bcl-XL可以抑制Beclin-1的结合,从而抑制自噬的进行,降低细胞凋亡。
2. AMPK途径的作用AMPK是一种关键的细胞代谢调控因子,它可以通过抑制mTORC1信号通路的活化,从而促进自噬的进行。
AMPK还可以造成细胞能量不足,激活p53和FOXO3a信号通路,从而促进细胞凋亡。
3. 线粒体信号转导的作用RB1CC1是一种调节自噬和凋亡的蛋白质,主要通过参与细胞线粒体的信号转导以抑制自由基的生成。
线粒体损伤和自由基的过度产生可以刺激RB1CC1的表达,从而促进细胞凋亡的进行。
四、自噬途径的应用前景自噬途径的调节在肿瘤学、神经学等多个领域中得到了广泛的应用。
自噬可以清除垃圾、促进肿瘤细胞的凋亡,并且增强免疫细胞功能等。
在某些疾病中,自噬的活化能够提高细胞存活能力和生存期。
细胞自噬作用在细胞凋亡中的作用分析

细胞自噬作用在细胞凋亡中的作用分析细胞死亡是多种细胞活动的基础过程,涉及细胞从生命周期的某个时刻到彻底死亡的多个阶段,其中细胞凋亡(apoptosis)是一种程序性的细胞死亡方式,是许多生物学事件的关键组成部分。
细胞凋亡的机制涉及许多蛋白和酶的活化,其中包括自噬(autophagy)相关分子,自噬也是一种非常基础的生物过程,自噬与凋亡之间存在着复杂的相互联系和调节。
本文将围绕细胞自噬在细胞凋亡中的作用分析展开,从自噬的基础内容逐步介绍起,通过细胞自噬与凋亡之间的关联,探讨自噬在细胞凋亡中的作用意义。
一、自噬概述自噬指的是由细胞自己产生的膜联合结构,将细胞内部的蛋白质、细胞器等进行内吞并分解和重利用的生物学过程,是细胞保持稳态和释放能量的重要途径,广泛参与生物的生长、发育和免疫中。
自噬过程通常被分为三个阶段:形成膜联合结构,合并囊泡和溶酶体,以及分解和重利用成分。
自噬方式可以从其中的膜联合结构类型进行分类,区分为微型自噬体(microautophagy)、中型自噬体(macroautophagy)和胞吞自噬体 (chaperone-mediated autophagy, CMA)等三类。
二、自噬在凋亡中的作用凋亡是程序性死亡方式,其特点是调节性的,在细胞分化和发育过程中起着重要的作用。
细胞凋亡的过程中不仅会发生成分分解,特殊的化学反应也会发生,这些反应必然牵涉到细胞内的蛋白质分解和清除过程,而自噬正是这方面的主要负责者之一。
1、细胞负载作用在凋亡过程中,细胞的各种生物大分子及其组成物质都要被分解消失,并在过程中释放蛋白质和核酸等物质,对细胞产生进一步破坏。
自噬通过包括细胞质各个区域包括包裹酶结构的吞噬小泡对过多的细胞负载物进行选择性降解,从而防止凋亡失控导致的细胞死亡过程滞后,并释放出内部有用的营养物质,为细胞的休眠和再生创造了条件。
2、细胞膜破裂和细胞色素C释放自噬还能够通过降低氧气、营养物和细胞负载的水平,延缓细胞凋亡的发生过程,同时那些已经确信要进入凋亡的细胞,可以通过使跨匈瑞病毒C-aspase (Caspase)体内的细胞膜切割酶(Caspase)酶从酶前形态直接活化,中止收获某些细胞成分和东西,并导致细胞内存在的一些细胞色素C逃逸出去释放出来,进一步加剧凋亡的进程。
细胞自噬和凋亡的调节机制

细胞自噬和凋亡的调节机制细胞自噬和凋亡是细胞内部的两个重要进程,它们在细胞发育、代谢和应对外界刺激等方面发挥着关键作用。
细胞自噬是一种由细胞分解、回收和再利用内部组分的程序性自我降解过程,而细胞凋亡是一种组织细胞通过自我消亡引发的淘汰过程。
这两种过程都是高度调控的,在不同的细胞类型和环境条件下表现出不同的特点。
本文将探讨细胞自噬和凋亡的调节机制及其相互作用。
细胞自噬的调节机制细胞自噬是一种高度保守的程序性自我降解过程,由多个信号通路和调控因子参与调节。
目前已经鉴定的自噬关键因子包括Atg1/ULK1 复合物、Atg9-Like复合物、类Bcl-2抑制因子、mTORC1、Beclin-1 等,在不同的阶段调控自噬的不同步骤。
其中,Atg1/ULK1 复合物是自噬的关键启动因子之一,其在ULK1激活某些底物之前必须与其它 Atg1/ULK1 相互作用以促进自噬小体的形成。
类Bcl-2抑制因子则是另一类自噬关键因子,通过抑制 Beclin-1 表达来阻断自噬小体的形成。
mTORC1 则是自噬调节的重要靶向因子,在高营养状态下抑制自噬的发生,而在缺乏营养的条件下则诱导自噬的发生。
此外,还有多个调控自噬产物水解的信号通路,其中最重要的是 CMA 途径,该途径通过识别瞬时且可逆的蛋白表达共生异常以选择性降解至质膜上的拉氨酸水解酶底物。
因此,通过随着时间的推移而采用各种途径来控制自噬的时空表达模式,细胞可以适应不同的环境和代谢需求,使细胞自我降解过程能够更好地适应复杂环境下的变化。
细胞凋亡的调节机制相对于细胞自噬,细胞凋亡的调节机制复杂得多。
自凋亡因子、氧化应激、DNA损伤等多种因素都会触发细胞凋亡的发生。
在受到刺激后,细胞内出现了多个信号通路的变化,如细胞凋亡蛋白酶(caspase)通路、线粒体通路、脂质体通路等。
声源机械增益为这些通路的不同能被通过调控细胞凋亡基因转录以及保护性蛋白表达等途径来实现。
尽管细胞凋亡的活性严格限制在一定的环境和时间范围内,但如果这些限制因素被打破,那么细胞凋亡可能会导致严重的组织和器官损害。
细胞凋亡和自噬的关系与临床应用

细胞凋亡和自噬的关系与临床应用细胞凋亡和自噬是细胞最基本的两种死亡方式。
凋亡是由内部程序控制的一种主动死亡方式,机体因疾病或其他原因引发凋亡,以维持组织内平衡。
而自噬是一种能使一些受损细胞成分得到重构的生理过程,广泛存在于肿瘤细胞中。
许多科学家正在研究细胞凋亡和自噬之间的关系,以及它们在临床应用领域的意义。
自噬是一种组织细胞自我维护机制,它具备和细胞凋亡不同的生理功能,包括维持细胞内平衡,清除细胞损伤和促进老化。
自噬主要是通过囊泡酸化和酶降解,通过零泡膜的形式对膜组织进行重构,以保护细胞免受病原体或体外环境的侵害。
细胞凋亡与自噬之间的关系有两种不同的模式,即相互关联和相互竞争模式。
相互关联模式是指,在某些情况下,如果细胞不能成功完成自噬,就会掉入凋亡的路径。
例如,在缺氧条件下,低氧诱导因子(HIF)可以发挥它的保护作用,促进自噬和防止细胞凋亡。
而在高氧环境下,HIF的表达降低,自噬能力下降,导致细胞凋亡增加。
相互竞争模式是指,当细胞遭受某些致命性损伤时,细胞凋亡和自噬会开始竞争,以决定细胞的生死。
自噬和凋亡竞争的结果取决于损伤的严重程度和细胞存活的需求。
例如,众所周知的肝毒性药物对肝细胞的摧残导致细胞凋亡和细胞自噬在其生存状态和损伤程度方面存在相互竞争的结果。
为研究这种相互作用的关系,许多研究人员正在寻找可以同时刺激细胞凋亡和自噬的新药物。
这些新药物将有助于提高人体免疫系统对疾病的抵抗力,并有助于治疗疾病,其中包括癌症、心脏病等疾病。
此外,探索细胞凋亡和自噬之间更广泛的关系,有助于理解这些过程在病理学过程中的角色。
近年来,许多新型药物试图通过促进细胞凋亡和自噬来预防和治疗多种疾病。
例如,自噬在癌症治疗中的作用得到了广泛研究。
许多研究人员正在使用自噬作为一种新型的癌症治疗方法,以促进肿瘤的浸润和阻止细胞的增殖。
这么做的开始,是因为很多发生在癌细胞中的变异,比如失去某个基因时,细胞就会降低它的自噬能力,然后癌细胞就能够生存下来。
自噬和凋亡在肿瘤治疗中的协同作用

自噬和凋亡在肿瘤治疗中的协同作用随着现代医学技术的不断发展,肿瘤治疗领域也取得了巨大的进步。
然而,在肿瘤治疗中,要想真正达到理想的疗效仍然存在诸多的挑战。
其中,最大的挑战之一就是如何协调自噬和凋亡在肿瘤治疗中的作用,以最大限度地提高治疗效果。
自噬和凋亡是细胞生物学中两个重要的生理过程。
自噬是指细胞通过降解自身的一些蛋白质并利用分解产物来满足自身需求的过程。
在细胞内源性和外源性压力的作用下,自噬能够协助细胞清除损伤的细胞器和蛋白质聚集,维护细胞完整性,并提高细胞存活率。
而凋亡则是指细胞通过程序性的自我死亡来维护生命平衡的过程。
在正常细胞生长发育和功能维持中,凋亡是一个重要的调控因素。
当细胞处于极度或无法逆转的应激状态时,凋亡就会被启动,通过清除异常细胞来保障组织生命活动的平衡。
肿瘤细胞与正常细胞相比,在自噬和凋亡方面存在明显的差异。
在肿瘤细胞中,自噬的活性显著增加,可以帮助肿瘤细胞适应外界环境和获得生长和存活所需的能量。
而凋亡的活性则常常显著降低,导致肿瘤细胞的无限增殖和扩散,从而导致抗癌治疗的失败。
因此,如何协调自噬和凋亡两种生理过程显得尤为重要。
在肿瘤治疗中,自噬和凋亡的协同作用可以通过多种途径实现。
现代医学技术中最广泛的应用就是以抗肿瘤药物为主要手段,利用药物诱导肿瘤细胞自噬和凋亡,从而实现肿瘤治疗的目的。
自噬和凋亡的协同作用还可以通过其他的技术手段实现,如光动力疗法、放疗、热疗等。
在药物治疗方面,通过诱导自噬和凋亡的双重作用,可以提高传统化疗药物的疗效。
例如,某些药物可以同时诱导自噬和凋亡,如比伐芦定(Bortezomib)和伊莫替尼(Imatinib)等抗肿瘤药物。
这些药物能够调节肿瘤细胞的自噬和凋亡通路,从而实现细胞死亡。
此外,还有一些抗肿瘤药物在诱导肿瘤细胞凋亡的同时,能够抑制自噬,例如替吉奥(Tigecycline)和金刚烷胺(Gemcitabine)等。
除了药物治疗以外,光动力疗法也是目前肿瘤治疗中自噬和凋亡协同作用的重要手段之一。
细胞的自噬与凋亡

细胞的自噬与凋亡细胞是构成生物体的基本单位,具有各种生物学功能。
在生命活动中,细胞的自噬与凋亡起着重要的调节作用。
本文将从细胞自噬与凋亡的基本概念、机制以及相互关系等方面进行探讨。
一. 细胞自噬的概念与机制细胞自噬是指细胞内部通过吞噬自身的成分来完成破坏和修复的过程。
它起源于细胞内溶酶体系统,通过溶酶体分解被吞噬物质,使细胞获得新的营养物质。
细胞自噬的机制主要包括以下几个方面:1. 自噬体的形成:细胞自噬的过程首先是形成自噬体,它是一个由囊泡膜包裹的结构,将被降解的物质包裹其中。
自噬体的形成主要分为三个阶段:分娩期、自噬小体期和自噬体期。
2. 自噬体的融合:自噬体在形成后,会与溶酶体进行融合,形成自噬体-溶酶体复合体。
在复合体中,被吞噬物质被降解并释放出新的营养物质。
3. 自噬体降解物的利用:通过溶酶体的降解作用,被吞噬物质中的蛋白质、核酸等物质被分解为较小的分子,再重新利用于细胞的生理活动。
二. 细胞凋亡的概念与机制细胞凋亡是指细胞主动性地通过一系列调节机制,按照特定的程序使自身死亡的过程。
与细胞自噬不同,细胞凋亡是一种主动的细胞死亡方式,它在生物体内起着重要的稳态调节作用。
细胞凋亡的机制主要包括以下几个方面:1. 真核细胞凋亡的调控:真核细胞凋亡是由一系列信号分子调控的。
通常,细胞内的凋亡信号会通过激活半胱天冬酶蛋白酶(caspase)家族的蛋白质,引发一系列后续反应。
2. 凋亡信号通路的激活:细胞内凋亡信号的激活与多种途径有关,如内源性通路、外源性通路和线粒体通路等。
这些通路均能够通过不同的因子和蛋白质相互作用,最终引发细胞凋亡的执行阶段。
3. 细胞凋亡的执行阶段:细胞凋亡的执行阶段主要包括核膜破裂、胞浆收缩和核质分解等过程。
在这一过程中,细胞逐渐失去形态完整性,最终分裂为凋亡小体。
三. 细胞自噬与凋亡的相互关系虽然细胞自噬与凋亡是两种不同的细胞行为,但它们在某些情况下可能相互关联。
根据研究发现,细胞自噬可以作为凋亡的细胞死亡方式的一种前期准备阶段。
自噬和凋亡机制在肿瘤细胞中的相互作用研究

自噬和凋亡机制在肿瘤细胞中的相互作用研究随着医疗技术的不断进步,癌症的治疗方式也不断得到创新和改进。
自噬和凋亡是两种重要的细胞死亡方式,对于维持生物体内部的稳定和平衡具有重要作用。
在肿瘤细胞中,自噬和凋亡机制的异常发生和相互作用会给治疗带来一定的挑战。
因此,研究自噬和凋亡机制在肿瘤细胞中的相互作用,有助于阐明肿瘤细胞发生和发展的机制,也有助于为肿瘤治疗提供新的思路和方法。
一、自噬机制在肿瘤细胞中的作用和调节自噬是一种保持细胞内部稳定的细胞内降解过程,能够清除垃圾蛋白、维持细胞内部的营养平衡和修复受损的细胞器。
那么在肿瘤中自噬机制扮演着什么样的角色呢?1.自噬可以促进肿瘤的发展研究表明,肿瘤细胞中自噬的活性要比正常细胞高。
而通过抑制自噬,能够有效阻止肿瘤的生长和扩散。
实验证明,肿瘤细胞中,自噬促进了细胞的存活和增殖,增加了肿瘤细胞的数量和体积,从而加快肿瘤的进展。
因此,抑制自噬有可能成为肿瘤治疗的一个重要靶点。
2. 自噬可以减轻肿瘤细胞的压力因为肿瘤细胞的生长活动远远大于正常细胞,故而在其内部会积累大量的代谢物。
如果这些代谢物不能及时排除,高浓度的代谢产物会引发代谢性酸中毒、酸化细胞内部环境、损害细胞内部的膜系统,并加速细胞的死亡。
而自噬正是一个能够清除代谢产物和受损蛋白的途径,能够帮助肿瘤细胞减轻生长过程中的压力,从而维持细胞的正常生长。
自噬机制在肿瘤生长中发挥着双重作用,既可以促进肿瘤细胞的存活和生长,又能够清除代谢产物,减轻细胞的压力。
因此,要掌握好自噬对于肿瘤细胞的作用,制定有效的治疗策略,需要考虑到自噬在肿瘤发展过程中的细微调控。
二、凋亡机制在肿瘤细胞中的作用和调控凋亡是一种积极的细胞死亡方式,能够确保身体废弃和不必要的细胞及时被清除,从而保证身体的健康。
凋亡能够在细胞周期任何阶段突然发生,不需要分裂能力储备资料和以后的细胞再生。
在肿瘤细胞中,凋亡机制调控异常,存在大量的抗凋亡因子,从而导致肿瘤细胞存活能力增强,发展迅速,对于肿瘤治疗造成极大的挑战。
细胞自噬与凋亡的协调作用及其分子机制研究

细胞自噬与凋亡的协调作用及其分子机制研究细胞自噬与凋亡是两种基本的细胞死亡方式,它们在发生生理和病理过程中都有着重要的作用。
细胞自噬是细胞通过降解自身细胞器、蛋白质等,以获取能量和维持稳态的一种过程,而凋亡是由于内外因素导致细胞主动死亡的过程。
近年来的研究表明,这两种细胞死亡方式之间存在着协调作用,而这种协调作用与分子机制的研究对于揭示细胞死亡的基本过程及其调控机制具有重要意义。
细胞自噬与凋亡的相互作用细胞自噬和凋亡是两种破坏细胞稳态的过程,它们在生物体正常发育和多种疾病的发生发展过程中,具有重要作用。
一方面,细胞自噬可通过降解不再需要的或受到损害的细胞组成部分维持细胞稳态,以应对环境变化和代谢需求。
在一些情况下,细胞自噬发挥负面作用,如暴露于有害的细胞刺激(过量氧化、缺血再灌注等)后,过量的自噬可能对细胞产生损伤。
而另一方面,凋亡则与多种疾病的发生发展密切相关,如某些癌症的发生、人类神经退行性疾病的发展等。
在过去的许多研究中,凋亡和自噬通常被理解为两个独立的过程。
但是,越来越多的证据表明,细胞自噬和凋亡并不是两种互不相关的过程,它们之间存在着复杂的相互作用。
例如,一些研究表明,在有些情况下,细胞自噬可以促进凋亡的发生,而且凋亡的发生通常伴随着一定量的自噬。
同时在一些情况下,细胞自噬可以阻止凋亡的发生。
因此,在细胞的死亡过程中,自噬和凋亡之间存在着复杂的相互作用。
细胞自噬和凋亡的调控机制然而,细胞自噬和凋亡的协调作用并不是完全随机产生的。
相反,它们之间的相互作用受到一系列分子机制的精确调控,包括自噬和凋亡调控通路中的多个分子。
例如,当细胞处于应激状态时,由线粒体释放的细胞毒性分子会激活蛋白酶体通路和自噬通路,从而促进凋亡和自噬的发生。
此外,自噬和凋亡通路还有多种共同的分子途径,在调节细胞死亡过程中发挥作用,如Bcl-2蛋白家族在调节线粒体损伤和自噬通路中发挥重要作用。
另外,研究还发现,翻译后修饰在细胞自噬和凋亡调控中也起着关键作用。
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推动关系中 自噬并不直接参与诱导细胞死亡,而是作为能量供应者保障凋亡顺利进行 。例如细胞在营养匮乏 的情况下,通过上调自噬维持胞内 ATP 水平,使得胞内磷脂酰丝氨酸向胞外暴露释放出凋亡信号 [14] 。凋亡小体 形成的膜出泡过程依赖于 ATP 驱动肌动球蛋白收缩,如若抑制自噬会阻碍这类 ATP 依赖性凋亡特征发生,但对其它 凋亡反应并无影响 [15] 。 3 细胞自噬与细胞凋亡交互作用的重要调节子
凋亡和自噬的交互作用也发生在基因转录水平,抑癌基因 p53 是最好的例子。P53 可上调促凋亡基因如 Bax、PUMA、 NOXA 转录,抑制抗凋亡基因 Bcl-2 转录,是毫无争议的凋亡激活因子[16]。 自 噬 方 面 , P53 通 过 转 录 依 赖 和 非 依 赖 机 制 发 挥 调 节 作 用 。 P53 转 录 激 活 AMPK 和 结 节 性 硬 化 复 合 物 1/2(tuberoussclerosis complex 1/2, TSC1 /TSC2)而抑制 mTOR 诱导自噬 [5] ;核内 P53 还可转录激活损伤调 节自噬调节子(damage regulated autophagymodulator, DRAM),提高自噬 [25] ;另一方面,胞质 P53 与高迁 移率盒蛋白 1(high mobility group boxchromosomal protein 1, HMGB1)形成复合物协调自噬水平,靶向敲除胞 质 P53 基因会提高 HMGB1 表达诱导自噬,而敲除 HMGB1 则提高胞质 P53 表达水平抑制自噬 [26] 。此外还有 报道自噬蛋白 ATG7 能够直接调节 P53 表达 [27] 。 随着研究的广泛和深入,自噬与凋亡相关的其它交互作用调节子也相继被发现。诸如 E2F1、NF-κB 以及一些 microRNA 都在转录水平上发挥双重协调作用;同时还有一些激酶信号传导通路如 JNK、PI3K/Akt/mTOR 等也被 证实在二者间扮演重要角色 [3,5] 。
作方式分为 3 种: (1)各自同步引发细胞死亡;(2)一种为主,另一为辅;(3)一方功能缺陷情况下,另一方替补诱导 细胞死亡。 很多诱导凋亡的刺激常常也会诱导自噬,比如神经酰胺治疗乳腺癌和结肠癌 中均发现凋亡与自噬同时 上调 [6] 。在三氧化二砷治疗 T 淋巴细胞的临床试验中也发现二者被同时激活 [7] ,抗菌药物氯碘喹啉通过扰乱 mTOR 信号通路诱导 白血病 细胞和骨髓瘤细胞发生自噬性死亡和凋亡[8];靶向敲除自噬相关蛋白 ATG7 或用自噬 抑制剂 3-甲基腺嘌呤会抑制 caspase 激活,减少细胞凋亡 [9] ;很多情况下,自噬诱导细胞死亡的潜力被凋亡所 抑制,但它会在凋亡功能缺陷时发挥关键作用。依托泊苷、毒胡萝卜内酯等处理的凋亡缺陷 Bax/Bak 61 / 61 的小 鼠胚胎成纤维细胞中发现细胞自噬上调,特异性抑制剂抑制自噬后细胞存活率明显上调 [10] 。上述情况下,自噬 和凋亡通过共同作用、互补合作,或替补机制共同引发细胞死亡。 2.2 对抗关系
凋亡与自噬的多重交互作用方式必然存在共同的信号通路和调节蛋白,研究人员将其称为交互作用调节子
[1-5,13](图 1)。本文重点讨论 Bcl-2 家族蛋白、胱天蛋白酶(caspase)、ATG 蛋白和 P53 的双重调节作用。 3.1 Bcl-2 蛋白家族 Bcl-2 家族蛋白在凋亡和自噬间起到关键性双重调控作用。它们可分为 3 个亚类:共有 BH1-BH3 结构域的促凋亡 执行蛋白 Bax、Bak;共有 BH1-BH4 结构域的抗凋亡蛋白 Bcl-2、Bcl-xL、Mcl-1;仅有 BH3 结构域的促凋亡蛋白 Bad、Noxa、BNIP3、Bid、Bim、Puma 等 [16] 。抗凋亡蛋白 Mcl-1 降解被发现是自噬激活的早期事件[17]。而 Beclin-1 是迄今发现的唯一与酵母自噬基因同源的哺乳动物自噬基因,被证实也是一种 BH3-only 蛋白,可与 Bcl-2 抗凋亡蛋白结合直接调控自噬和凋亡。当它与 Bcl-2/Bcl-xL 结合构成 Beclin-1: Bcl-2/Bcl-xL 复合体时可抑制 Beclin-1 激活自噬,但当 Bcl-2 促凋亡蛋白竞争性结合 Bcl-2/Bcl-xL 时则 Beclin-1 被释放诱发自噬。Beclin-1 依赖 性调节自噬的另一机制是通过 caspase-3 剪切 Beclin-1 而抑制自噬[18]。其它 BH3-only 促凋亡蛋白如 Bad、BNIP3、 Puma 和 BH3 结构域模拟物也被发现可通过竞争性结合 Bcl-2/Bcl-xL 释放 Beclin-1,诱导自噬。最新 Lindqvist 等[19]确定抗凋亡蛋白 Bcl-2、Bcl-xL、Mcl-1 不会直接影响自噬,而是通过抑制 Bax、Bak 方式间接发挥作用。总 之,Bcl-2 家族蛋白动态地调节着凋亡和自噬 [5] 。 3.2 caspase 凋亡相关 caspase 家族蛋白可与自噬相关蛋白互相影响。caspase-3 通过剪切灭活 Beclin-1 抑制自噬促发凋亡 [5,18]。研究发现凋亡死亡受体通路中 DISC 可在自噬体膜上组装,应用蛋白酶抑制剂如硼替佐米或溶酶体抑制剂氯 喹抑制自噬,会增进 DISC 形成进一步激活 caspase-8 寡聚化诱导凋亡[20]。T 细胞研究中发现 caspase-8 调控着 自噬,caspase-8 缺陷或 Fas 死亡结构域相关蛋白(Fas-associated deathdomain, FADD)缺陷的 T 细胞其自噬功能 被上调 [21] 。Furuya 等 [22] 发现 Beclin-1 可通过提高 caspase-9 活性而增强凋亡诱导剂诱发的细胞凋亡。 3.3 ATG 自噬体形成依赖于一系列 ATG 蛋白在蛋白泛素化过程中共价结合。ATG5 和 ATG12 被誉为自噬的“核心”,为自 噬体形成所必需,它们被发现还参与了细胞凋亡的调控。ATG5 可以被 Caplains 剪切,造成 ATG5 N 端片段以一种 未知的机制转位到线粒体,与抗凋亡蛋白 Bcl-xL 结合,促发线粒体细胞色素 C 释放,诱导凋亡 [23] 。研究发现在 一系列不同凋亡刺激下,ATG12 不但是 caspase 激活所必需,它还可通过结合方式中和 Bcl-2、Mcl-1 的抗凋亡能 力。进一步实验则发现,ATG12 是因为具备和 Bcl-2、Mcl-1 结合的 BH3 样结构域而具有促凋亡功能[24]。 3.4 P53
1 概述 1.1 细胞自噬
自噬在古希腊语中是“自(auto)食(phagy)”。它是 一种保守的细胞自我降解方式,是将受损细胞器及大分子 物质通过溶酶体降解再利用的过程。 基础水平的自噬是维持细胞稳态所必需的,同时自噬参与抗衰老、分化及发育、 免疫及清除微生物、肿瘤等疾病的病理生理过程 [1,2] 。
自噬对细胞死亡的调节具有双重性: 温和的自噬一定程度上保护细胞免受有害条件的侵害促进细胞存活;严重 或快速的自噬将诱导细胞程序性死亡,被称为自噬性细ห้องสมุดไป่ตู้死亡 [1-4]。
1.2 细胞凋亡 凋亡是细胞主动结束生命的过程,是维护细胞稳态的基本。凋亡可被多种细胞信号激活,包括细胞内 Ca 2+ 浓
度升高,氧化损伤引起的羟自由基等活性氧簇(reactive oxygen species, ROS)、毒素、NO、生长因素和激素刺激 等 [3] 。凋亡主要信号通路有线粒体途径与死亡受体途径。细胞内的凋亡信号通常激活线粒体途径,刺激活化 BH3-only 蛋白与 Bcl-2 等凋亡蛋白结合,激活 Bax/Bak 聚集至线粒体膜,释放线粒体促凋亡蛋白包括细胞色素 C、 SMAC/DIABLO 及凋亡诱导因子(apoptosis inducingfactor, AIF)等,激活 caspase 级联反应,诱发细胞凋亡。外 源性死亡受体途径开始于特异性死亡受体与配体结合,如肿瘤坏死因子相关的 TRAIL 和 TNF-α、FASL 结合,使得 死亡受体结构域寡聚化,形成死亡诱导信号复合物激活 caspase-8 后引发 caspase 级联反应促进细胞死亡。 凋亡对细胞死亡的调节是单向性的,它能及时主动清除机体衰老及异常细胞发挥清道夫作用。凋亡缺陷将导致肿瘤 等细胞死亡障碍疾病的发生。 2 细胞自噬与细胞凋亡的主要交互作用方式
根据结合分子的方式,自噬分为:巨自噬(macroautophagy)、微小自噬(microautophagy) 和伴侣分子介导 的自噬(chaperone-mediatedautophagy, CMA)。其中巨自噬研究得最多,本文所论述的自噬即指巨自噬。
自噬是一系列自噬体结构演变的过程,由自噬相关基因(autophagy-relatedgene, ATG)执行精细的调控。在 饥饿、低氧、药物等因素作用下,待降解的细胞成分周围会形成双层结构分隔膜,随后分隔膜逐渐延伸,最终将待 降解的胞浆成分完全封闭形成自噬体(autophosome);自噬体形成后将通过细胞骨架微管系统运输至溶酶体,二者 融合形成自噬溶酶体(autopholysome);最终其内容物在溶酶体酶作用下被细胞降解利用。 目前研究发现自噬调节 涉及多种信号通路,其中以腺苷单磷酸活化蛋白激酶及哺乳动物雷帕霉素受体信号通路为调控核心。AMPK 促进自 噬发生,而 mTOR 抑制自噬发生。此外,许多经典的凋亡信号通路或蛋白被发现与自噬调控之间存在着复杂的交织 [3,4] 。