自噬,自噬挡爵,不就是自己吃自己么竖般?
去年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)又發(fā)給了一個(gè)日本人,大隅良典茶鹃。這是誰啊涣雕。這可是一個(gè)在行業(yè)里鼎鼎大名的人喲。頒獎(jiǎng)給他的理由就是他發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞自噬的機(jī)制闭翩。細(xì)胞大家都知道挣郭,那自噬又是什么鬼?讓我們一一道來疗韵。
大隅良典研究的是釀酒酵母的自噬機(jī)制兑障。釀酒酵母是一種模式生物,非常經(jīng)典蕉汪。經(jīng)過20多年的研究流译,酵母里已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了34種與自噬有關(guān)的基因。那自噬到底是什么者疤?
其實(shí)自噬就是自己吃自己幌蚊。只不過不是用嘴吃吧慢,畢竟細(xì)胞沒有嘴嘛痘拆。自噬就是細(xì)胞自己降解自己的結(jié)構(gòu)笆制,把一些暫時(shí)用不上的零件,拆解變成最小的模塊糯累,然后重新組裝成自己需要的東西算利。這就是自噬了。
在植物細(xì)胞和酵母細(xì)胞里泳姐,自噬在液泡里發(fā)生效拭。在動(dòng)物細(xì)胞里,自噬在溶酶體里發(fā)生仗岸。從一個(gè)蛋白質(zhì)到整個(gè)細(xì)胞器允耿,都是可以降解的。當(dāng)然扒怖,這些東西都是氨基酸組成的较锡。
自噬是細(xì)胞內(nèi)分解代謝的一種途徑。除此之外還有一種途徑盗痒,稱之為泛素蛋白酶體途徑蚂蕴。簡(jiǎn)單說就是把蛋白質(zhì)上加個(gè)泛素低散,做個(gè)標(biāo)記,然后送進(jìn)蛋白酶體去消化骡楼。
自噬發(fā)現(xiàn)的歷史是這樣的熔号。
首先,1956年的時(shí)候Clark用電鏡在小鼠的腎細(xì)胞里發(fā)現(xiàn)一些膜結(jié)構(gòu)的東西鸟整,還挺充實(shí)引镊,里面含有很多細(xì)胞質(zhì)里的東西,甚至有線粒體篮条。
然后在1963年開了一個(gè)溶酶體會(huì)議弟头,, Christian de Duve第一次把這種東西稱為自噬。
到了上世紀(jì)90年代涉茧,Daniel J.Klionsky和Yoshinori Ohsumi(就是大隅良典)開始用酵母研究自噬了赴恨。
再后來就是越來越多科學(xué)家加入了研究自噬的隊(duì)伍。
細(xì)胞自噬分為三種方式伴栓。這是根據(jù)如何打包物質(zhì)和如何運(yùn)送物質(zhì)來劃分的伦连。
第一種叫宏自噬,也叫巨自噬钳垮,顧名思義就是比較大惑淳,細(xì)胞膜或者其他的雙層膜去把那些不想要的東西包裹起來,然后和溶酶體融合饺窿。這一般是比較大的細(xì)胞器之類汛聚。
第二種叫微自噬。顧名思義就是比較小短荐,就是溶酶體或者液泡直接用自身去吞噬那些需要降解的東西。也許是細(xì)胞器叹哭,也許是蛋白質(zhì)忍宋。
第三種叫分子伴侶介導(dǎo)的自噬。這個(gè)是指分子伴侶將細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)先從折疊狀態(tài)恢復(fù)為未折疊的狀態(tài)风罩,再放到溶酶體里糠排。
這三種自噬就是自噬全部的方式了。第一種是最主要超升,也是研究最透徹的入宦。所以狹義上巨自噬就是自噬了。
另外室琢,自噬分為兩種乾闰,非選擇性自噬和選擇性自噬。在酵母中盈滴,選擇性自噬還分為cvt途徑涯肩,線粒體自噬和過氧化物酶體自噬。第一個(gè)的意思是把細(xì)胞中的氨基膚酶、甘
露糖酶等酶的前體送到液泡里病苗,把這些酶激活疗垛,再送回細(xì)胞質(zhì),從而發(fā)揮其水解酶的作用硫朦。
酵母細(xì)胞里只有第一種贷腕,巨自噬。
自噬是這樣發(fā)生的咬展。
第一步是細(xì)胞核發(fā)出一種信號(hào)泽裳,指示細(xì)胞里某個(gè)部分需要降解了,或者是那些垃圾誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生了某種反應(yīng)挚赊,于是自噬發(fā)生了诡壁。這些信號(hào)被細(xì)胞接受以后,酵母細(xì)胞里是在一個(gè)稱為Atg8的蛋白質(zhì)附近荠割,也稱為PAS附近妹卿,形成自噬體。而哺乳動(dòng)物細(xì)胞是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體接觸的某個(gè)地方蔑鹦,開始逐漸形成一種扁平的夺克,類似碗的形狀的一種雙層膜結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不斷延伸嚎朽,擴(kuò)張铺纽,最后變成了自噬體。這個(gè)膜可能是是某些細(xì)胞器膜分出一部分去包裹那些將要被降解的東西哟忍,比如如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)狡门、高爾基體、內(nèi)吞體锅很、質(zhì)膜和線粒體都有可能其馏。當(dāng)然也有可能是在原地立馬組裝出一張膜來。包裹起那些不要的東西爆安。這一步就是形成了自噬體叛复。這是暫時(shí)的。
第二步就是自噬體逐漸擴(kuò)張扔仓,收口褐奥,包裹那些垃圾了。自噬體是球型的翘簇。
第三步就是自噬體和液泡或者溶酶體融合了撬码。反正都是膜,融合起來毫無壓力缘揪。
第四步也是最后一步耍群,就是自噬體和液泡或者溶酶體融合以后义桂,那些不要的東西在某些酶的作用下分解了。分解成氨基酸脂肪酸之類蹈垢,剩下的殘?jiān)团懦黾?xì)胞了慷吊。當(dāng)然也可能暫時(shí)留著。說不定能廢物利用呢曹抬。
提到自噬溉瓶,你一定還能想到一個(gè)詞。凋亡谤民。那這倆是不是一回事呢堰酿?
答案是否定的。自噬和凋亡不是一回事张足。那他們有沒有關(guān)系触创?這個(gè)必須有了。
細(xì)胞死亡分為三種为牍,壞死哼绑,凋亡,自噬性細(xì)胞死亡碉咆。自噬和凋亡是并列的抖韩。
壞死就是機(jī)體受到損傷,細(xì)胞代謝停止疫铜,功能喪失茂浮。溶酶體里的水解酶釋放分解了整個(gè)細(xì)胞,或者是白細(xì)胞大老遠(yuǎn)的跑來釋放了水解酶壳咕。
凋亡也稱為1型程序性細(xì)胞死亡席揽。依靠的是胱冬肽酶等一大堆水解酶。細(xì)胞凋亡有以下特點(diǎn):染色體濃聚谓厘、細(xì)胞皺縮驹尼、DNA降解和凋亡小體形成。這個(gè)是高中生物書上就有的啦庞呕。最后殘余部分被巨噬細(xì)胞吃掉。
而自噬也叫2型程序性細(xì)胞死亡程帕。這個(gè)純粹是依靠溶酶體的住练。不依賴某些酶。
那凋亡和自噬有什么關(guān)系愁拭?凋亡和自噬是一種動(dòng)態(tài)平衡讲逛。自噬可能比凋亡早發(fā)生,從而啟動(dòng)凋亡岭埠。自噬也可能抑制凋亡盏混,從而保護(hù)細(xì)胞蔚鸥。自噬還可能向凋亡轉(zhuǎn)化。
就這三步许赃,自噬就完成了止喷。但是這里面有一個(gè)問題。最初包裹那些垃圾的膜是從哪來的呢混聊?
在酵母里弹谁,這個(gè)過程是這樣發(fā)生的。膜會(huì)在自噬體組裝位點(diǎn)(PAS句喜,這個(gè)位置是靠近液泡的)预愤,在Atg8還有其他蛋白質(zhì)的作用下開始擴(kuò)展生長(zhǎng)。然后就這么長(zhǎng)成了自噬體咳胃。
而在哺乳動(dòng)物細(xì)胞里植康,過程就不一樣了。形成自噬體的區(qū)域是分散在整個(gè)細(xì)胞里的展懈。于是我們現(xiàn)在有非常多的假說销睁。
第一種假說認(rèn)為,自噬體膜是來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的标沪。而自噬體就形成在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體接觸的地方榄攀。所以還要一直說法認(rèn)為自噬體膜來自線粒體外膜。
還有三種假說分別認(rèn)為自噬體膜來自高爾基體金句,內(nèi)吞體(就是從細(xì)胞膜上的胞飲)還要細(xì)胞膜檩赢。這些假說各有證據(jù),目前還很難說哪一個(gè)是對(duì)的违寞。也許都是對(duì)的贞瞒。誰知道呢。
自噬就是這么個(gè)玩意趁曼。你大概懂了不军浆?自噬在細(xì)胞里是一個(gè)非常保守的過程,很少進(jìn)化挡闰。自噬的出現(xiàn)是為了適應(yīng)環(huán)境乒融,尤其是碰上不好的年景,比如缺乏營(yíng)養(yǎng)啦摄悯,餓著啦赞季,壓力特別大啦,或者氧氣水分特別少什么的奢驯,就需要自噬了申钩。
自噬現(xiàn)在對(duì)于臨床研究非常重要。比如瘪阁,腫瘤經(jīng)常在環(huán)境非常差的時(shí)候還能生長(zhǎng)撒遣,就是因?yàn)槟[瘤細(xì)胞的自噬非常劇烈邮偎。所以理論上如果阻斷了腫瘤細(xì)胞的自噬,它們不就不會(huì)生長(zhǎng)了嗎义黎?
再比如一些神經(jīng)退行性疾病禾进,如帕金森,就是大腦里出現(xiàn)了一些錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)轩缤。而且還清除不掉命迈。本質(zhì)上也是自噬出了問題。
自噬還和免疫有關(guān)火的『撸總之,自噬目前的研究還不夠深入馏鹤,尤其是關(guān)于自噬的基因和自噬的機(jī)制征椒。所以,我們就等待科學(xué)家們?cè)倥σ幌掳蓗