五分鐘了解//自噬LC3雙標腺病毒
A: 自噬是細胞內的一種“自食(Self-eating)”的現象,凋亡是“自殺(Self-killing)”的現象,二者共用相同的刺激因素和調節蛋白,但是誘發閾值和門檻不同,如何轉換和協調目前還不清楚. 自噬是指膜(目前來源還有爭議,大部分表現為雙層膜,有時多層或單層)包裹部分胞質和細胞內需降解的細胞器、蛋白質等形成自噬體(autophagosome),最后與溶酶體融合形成自噬溶酶體(autophagolysosome),降解其所包裹的內容物,以實現細胞穩態和細胞器的更新。
目前根據發生過程分為三類:Macroautophagy,Microautophagy和Chaperone-mediated autophagy CMA)。
細胞的整個區域被包圍在雙膜小泡的自噬體中,這些自噬體然后與溶酶體融合成為自噬溶酶體,其內容物隨后被其中的蛋白酶降解。即我們說的自噬(autophagy)
是指溶酶體主動、直接吞噬胞漿成分的一種方式。
一些分子伴侶,如hsp70,能幫助未折疊蛋白轉位入溶酶體。通常說的自噬泛指Macroautophagy。
步驟1:細胞接受自噬誘導信號后,在胞漿的某處形成一個小的類似“脂質體”樣的膜結構,然后不斷擴張,但它并不呈球形,而是扁平的,就像一個由2層脂雙層組成的碗,可在電鏡下觀察到,被稱為Phagophore,是自噬發生的鐵證之一。
步驟2:Phagophore不斷延伸,將胞漿中的任何成分,包括細胞器,全部攬入“碗”中,然后“收口”,成為密閉的球狀的autophagosome,我把它翻譯為“自噬體”。電鏡下觀察到自噬體是自噬發生的鐵證之二。有2個特征:一是雙層膜,二是內含胞漿成分,如線粒體、內質網碎片等。
步驟3:自噬體形成后,可與細胞內吞的吞噬泡、吞飲泡和內體融合(這種情況不是必然要發生的)。
步驟4:自噬體與溶酶體融合形成autolysosome,期間自噬體的內膜被溶酶體酶降解,2者的內容物合為一體,自噬體中的“貨物”也被降解,產物(氨基酸、脂肪酸等)被輸送到胞漿中,供細胞重新利用,而殘渣或被排出細胞外或滯留在胞漿中。
正常培養的細胞自噬活性很低,不適于觀察,因此,必須對自噬進行人工干預和調節,常用的工具藥有:
6)Xestospongin B/C:IP3R阻滯劑
3)Hydroxychloroquine(羥氯喹)
除了選用上述工具藥外,一般還需結合遺傳學技術對自噬相關基因進行干預:包括反義RNA干擾技術(Knockdown)、突變株篩選、外源基因導入等。
由于自噬體屬于亞細胞結構,普通光鏡下看不到,因此,直接觀察自噬體需在透射電鏡下。Phagophore的特征為:新月狀或杯狀,雙層或多層膜,有包繞胞漿成分的趨勢。自噬體(AV1)的特征為:雙層或多層膜的液泡狀結構,內含胞漿成分,如線粒體、內質網、核糖體等。自噬溶酶體(AV2)的特征為:單層膜,胞漿成分已降解。(autophagic vacuole,AV)
4) 利用Western Blot檢測p62蛋白來評價自噬以及自噬流的強弱:
起初自噬所降解的底物被認為是隨機的,但是后來的研究表明有些蛋白是seletively降解的,在這些蛋白之中研究的最為透徹的是蛋白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. (一般情況下p62蛋白水平的多少與自噬流的強弱有著反比例關系)
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