当前位置:首页 > 生物研究 > 生化与分子生物学 > 正文

多篇文章共同解读近期细胞自噬研究进展

本文中,小编整理了近年来与细胞自噬相关的研究进展,分享给大家!

【1】Immunity:自噬如何影响免疫又添新证据

DOI:10.1016/j.immuni.2017.08.005

嗜中性粒细胞是非常重要但寿命短暂的一类免疫细胞,而作为固有免疫的介导者需要不断补充这类细胞。嗜中性粒细胞在骨髓中的分化需要各种细胞质和细胞核内的重塑过程,这些变化的发生需要细胞提供大量能量,但是其中的能量调解过程仍然不为人知。虽然之前有研究表明自噬对于其它血细胞谱系的分化有重要作用,但是在粒细胞生成过程中的作用也仍然不清楚。

在这项发表在国际学术期刊Immunity上的最新研究中,来自牛津大学的科学家们发现代谢和自噬会随发育过程进行运行并且对体内嗜中性粒细胞的分化非常重要。缺失了Atg7的嗜中性粒细胞前体细胞有更强的糖酵解活性但是线粒体呼吸受到损伤,ATP合成下降同时会积累脂滴。

他们发现抑制自噬介导的脂滴降解或脂肪酸氧化能够引起嗜中性粒细胞的分化过程发生缺陷,而给予脂肪酸或线粒体呼吸所需的丙酮酸能够使缺失了自噬过程的前体细胞重新进行分化。

【2】Autophagy:揭示吗啡诱导自噬导致毒品成瘾的分子机制

7月19日,自噬研究领域期刊Autophagy在线发表了中国科学院昆明动物研究所题为Atg5- and Atg7-dependent autophagy in dopaminergic neurons regulates cellular and behavioral responses to morphine的论文。该研究首次阐明了多巴胺能神经元特异性的自噬参与吗啡成瘾的分子机制。

毒品成瘾困扰人类健康,是重大社会问题之一,呈慢性复发性依赖病程,表现为强制性用药、敏感化和依赖,其机制至今未明。目前,对于毒品成瘾的治疗缺乏完全有效的方式,强制戒断后复吸率很高。因此,研究成瘾的生物学机制,对于成瘾的治疗与干预具有非常重要的意义。吗啡是阿片类毒品的典型代表,研究吗啡成瘾的作用机制,能为阐明阿片类毒品成瘾的分子机制以及临床治疗提供新的思路和理论依据。

自噬是溶酶体介导的细胞降解自身细胞器和蛋白的过程,与细胞存活、细胞分化、发育和体内稳态密切相关。大量研究表明,自噬异常与很多疾病相关,包括肿瘤、免疫性疾病和神经退行性疾病等。科研人员前期研究显示,吗啡成瘾过程中线粒体功能异常,进而诱发自噬。

【3】Nature:发现自噬是造血干细胞返老还童的关键

doi:10.1038/nature21388

在一项新的研究中,来自美国加州大学旧金山分校的研究人员发现一种在血液系统和免疫系统衰老中起着关键作用的分子过程,从而可能为发现一种延缓或逆转不断增加的衰老相关的慢性炎性疾病、贫血症、血癌和危及生命的感染的风险的方法提供希望。相关研究结果于2017年3月1日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Autophagy maintains the metabolism and function of young and old stem cells”。

关键在于在发育早期产生的一群罕见的成体干细胞(即造血干细胞,负责在一生当中补充所有的血细胞类型)与一种新鉴定出的自噬作用存在关联。自噬是一种重要的细胞清除和回收过程。

在这项新的研究中,这些研究人员发现除了自噬在细胞的废物处理中存在的正常作用之外,它也是有序维持造血干细胞(HSC)所必需的。作为一种成体干细胞,HSC产生携带氧气的红细胞,阻止出血的血小板,以及完整的免疫系统。免疫系统抵抗感染和清除病原体。

这些研究人员发现自噬控制HSC的方式是让代谢活性的HSC返回到一种类似休眠的静止状态。这是成体HSC的缺省状态,从而在一生当中维持它们。

【4】Nature:癌细胞压力和细胞自噬存在关联

doi:10.1038/nature14587

在很多肿瘤中,癌细胞其实是受到了很大的应激压力的。这些应激压力来自很多方面,例如细胞环境中的过氧化物刺激、细胞核变异,同时细胞之间的接触抑制消失导致细胞分布过密而供氧和能量物质不充分。近些年来的研究表明,癌细胞在应激环境下会激活细胞内应激压力反应相关的信号通路来维持细胞代谢的动态平衡,通过这种策略可以保持细胞的持续存活。而细胞内的自噬作为一种主动性的细胞应激压力反应方式,对于肿瘤的发展起着重要作用。

已有的研究证明,多种不同癌症的病情发展都伴随着高水平的自噬过程,这其中就包括胰腺导管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma,PDA)。细胞自噬是细胞中高度保守的自行降解过程,通过形成吞噬泡(囊泡),可见将细胞内不必要、不正常的部分包裹在囊泡中,并转运到溶酶体,并进一步进行降解消化。在溶酶体分解消化后的物质则可以继续作为细胞生长生存的原材料。因此,细胞的自噬过程既起到了清道夫的功能,还起到了废物循环利用的效果。美国马萨诸塞州的Rushika Perera和同事们,发现了细胞应激压力和自噬过程之间,在胰腺癌中导致细胞代谢被改变的一个新关联。相关研究发表在最新一期的《Nature》上。

【5】Autophagy:细胞自噬在细胞凋亡中的清除作用

doi:10.4161/auto.26323

细胞凋亡发生后,凋亡细胞必须被迅速清除,凋亡细胞的清除缺陷会导致炎症反应和自身免疫疾病。凋亡细胞首先被吞噬细胞吞噬并形成吞噬小体,吞噬小体经历一个逐渐成熟的过程,最终与溶酶体融合并被降解。细胞自噬是细胞中另一类重要的生物学过程,可以降解细胞中受损的细胞器和错误折叠的蛋白,以维持细胞与机体的稳态。

研究以秀丽隐杆线虫为研对象,发现在线虫的胚胎发育阶段,几乎任何一种细胞自噬蛋白的缺失都会使凋亡细胞的清除出现缺陷,而特异性影响某些底物降解的受体或者桥梁蛋白的缺失不会影响凋亡细胞的清除。进一步的研究表明,凋亡细胞被识别与内吞的过程没有受到影响,但是吞噬小体的成熟过程延迟了。

Ptdlns(3)P的生成与维持对于吞噬小体的形成与成熟都有重要的作用,线虫中的Ptdlns(3)P主要是由PIKI-1和VPS-34两种激酶产生的。遗传学分析表明,在凋亡细胞的清除过程中,细胞自噬蛋白与PIKI-1并行发挥作用,而与VPS-34在同一条路径中发挥作用。

【6】Nature研究首次证明自噬可介导核内蛋白降解

doi:10.1038/nature15548

"自噬"这个词从字面意思来看就是自己吃自己,对于细胞来说就是不需要的细胞内成分被细胞自身降解的过程,关于自噬的研究已经有很多,但是最近一项发表在国际学术期刊Nature上的最新研究首次发现自噬可以介导细胞核内物质的降解,并且细胞核内发生的自噬在对抗癌症发生方面发挥一定作用,该项工作由美国宾夕法尼亚大学Perelman医学院的研究人员完成。

自噬与许多人类疾病密切相关,部分原因是由于自噬能够对细胞内一些有害成分进行消化,通过移除细胞内的"垃圾"成分,将自身变为细胞的垃圾处理和回收系统以保持机体健康。

在这项研究中,研究人员首次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。利用复杂的生化技术,研究人员观察到核纤层的关键组成成分laminB1能够与自噬过程中的关键成分LC3在染色质的部分区域发生相互接触。并且在一些可诱导细胞发生癌变的刺激下,LC3能够和laminB1以及其他一些核内成分转移到细胞质中,并通过自噬发生降解,这一过程会诱发细胞衰老,细胞衰老是细胞保护自身防止癌变的一种重要方式。

【7】Cell Metab:维持脂肪细胞棕色化需要抑制自噬过程

doi:10.1016/j.cmet.2016.08.002

最近,来自美国加州大学旧金山分校的研究人员在国际学术期刊Cell Metabolism上发表了一篇文章,他们发现自噬介导的线粒体清除是导致米色脂肪细胞向白色脂肪细胞转变的一个关键调控过程,抑制该过程可以维持米色脂肪细胞的形态和功能,该研究为开发以白色脂肪棕色化为方向的肥胖治疗方法提供了新的思路。

米色脂肪细胞在最近几年的研究中得到许多关注,成为肥胖治疗方面一个非常具有前景的方向。虽然已经发现了许多促进米色脂肪细胞分化的调控途径,但是维持米色脂肪细胞的分子基础仍不清楚。

【8】The EMBO Journal:自噬作用可影响干细胞活化

doi:10.1093/cid/ciu633

近日,来自斯坦福大学医学院的研究人员发现了细胞保护机制和其肌肉干细胞激活之间的关联。细胞自噬作用可再循环其“结构部件”,并在其营养不足时产生能量。科学家们在EMBO杂志报告说,当这种保护机制被运作时它似乎也协助干细胞被激活。

“我们的研究表明,当干细胞从静止状态开始活动时就会在它们的代谢活动中产生一种快速和戏剧性的变化,”Thomas Rando说。“自噬诱导似乎是这些代谢变化的重要组成部分,使干细胞能够应对蛋白质和DNA等大分子的合成的要素即营养和“结构部件”的应激需求,蛋白质和DNA含量由于细胞的快速增长而上升。”

自噬作用中细胞器被专门的液泡双膜所包绕。这些液泡的内容物被传递到另一个细胞内的细胞器溶酶体中,在那里它们被降解成有用的小分子并帮助大分子和新细胞器的合成产生能量和生物量。

【9】Cell:蛋白Mcr调节相邻细胞中的自噬

doi:10.1016/j.cell.2017.06.018

根据一项新的研究,来自美国马萨诸塞大学医学院等相关研究机构的研究人员发现在果蝇相邻细胞之间部署的一种免疫相关蛋白在一种被称作自噬的细胞降解过程中扮演着重要的角色。这种胞外的分子关联提出了一种免疫系统信号和自噬之间发生通信故障可能导致人类疾病产生的可能性。相关研究结果发表在2017年6月29日的Cell期刊上,论文标题为“Complement-Related Regulates Autophagy in Neighboring Cells”。

论文通信作者、马萨诸塞大学医学院分子、细胞与癌症生物学教授Eric H. Baehrecke博士说,“作为一种天然存在的受到高度调节的降解过程,自噬似乎受到全身信号(如营养不良)的影响。但是控制这种过程的蛋白大多被认为在单个细胞内自主地发挥功能。我们的研究揭示出一项意料之外的发现:一个细胞触发相邻细胞中的自噬发生。”

自噬是一种被细胞用来降解细胞内使用过的或者受损的组分以便进行循环使用的过程。在正常情形下,自噬作为一种细胞质量控制机制发挥作用。自噬发生故障与癌症、免疫疾病和神经退化等疾病相关联,但是在复杂的多细胞动物中,人们对细胞之间控制自噬的全身信号知之甚少。

【10】Blood :揭示Caspase-3调节细胞自噬控制白血病发生的机制

国际学术期刊Blood 在线发表了中国科学院上海生命科学研究院(人口健康领域)王兰研究组的研究论文Caspase-3 controls AML1-ETO-driven leukemogenesis via autophagy modulation in a ULK1 dependent manner,该研究发现Caspase-3能够通过切割自噬调控因子ULK1(ATG1)激酶调控白血病细胞自噬从而控制AML1-ETO融合蛋白诱导的t(8;21)急性髓系白血病(AML)的发生。目前,t(8;21)白血病的治疗主要通过化疗或者放疗的方式进行治疗,为了寻找新型有效治疗t(8;21)白血病的方法,需要对其发生机制进行深入的研究。

临床研究结果提示出Caspase-3的表达水平与AML病人的生存期存在着相关性,低表达Caspase-3的病人相对于高表达Caspase-3的病人具有更长的生存期。融合蛋白AML1-ETO在t(8:21)白血病干细胞自我更新的过程中发挥着至关重要的作用,当药物诱导白血病细胞发生凋亡时Caspase-3可以特异性地切割AML1-ETO,进而增强白血病细胞对凋亡信号的敏感性。然而,Caspase-3蛋白本身在白血病发生过程中的作用,在此之前还不是很清楚。因此研究Caspase-3在白血病发生过程中的作用及其可能的分子机制,可以加深对白血病发生过程的理解,从而更好地指导白血病的临床诊断与治疗。

更多精彩盘点!敬请期待!

阅读次数:  
更多 相关资讯:
    无相关信息

发表评论