关于细胞自噬的研究进展(杨梅山).ppt

关于细胞自噬的研究进展 2016诺贝尔生理学或医学奖,自噬与诺贝尔生理学或医学奖 自噬的研究现状,2,主要内容,自噬与诺贝尔生理学或医学奖,3,溶酶体,自噬与诺贝尔生理学或医学奖,4,自噬的研究现状,5,Autophagy 一词来源于希腊语，auto指自身、phagy是吃的意思，autophagy意为自体吞噬，简称自噬。,基本概念,自噬的研究现状,自噬是一个吞噬自身细胞质蛋白或细胞器并使其包被进入囊泡(自噬体)，并与溶酶体融合形成自噬溶酶体，降解其所包裹的内容物的过程，藉此实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更新。,6,基本概念,自噬在进化过程中高度保守，从酵母、果蝇到脊椎动物和人都可以找到参与自噬的同源基因。目前至少已经鉴定出34种参与酵母自噬的特异性基因。其命名从最初称为APG，AUT和CVT，现已被统一命名为酵母自噬相关基因ATG(autophagy-related gene，ATG)。哺乳动物自噬基因的命名和酵母相似，但也有个别差异，如酵母的ATG1，6和8在哺乳动物中分别称为ULK1， Beclin1 和LC3。,7,自噬的研究现状,基本概念,主要自噬相关蛋白（ Atg ）,8,自噬的研究现状,基本概念,自噬的研究现状,9,小自噬,大自噬,分子伴侣 介导自噬 （CMA）,Giordano, et al.,2014,分 类,自噬的研究现状,10,起始,延伸,闭合,成熟,降解,1,2,3,4,5,Ravikumar,et al., 2010,发生过程,自噬的研究现状,11,自噬上游调控,自噬过程调节,调控方式,自噬的研究现状,12,1电镜技术 普通透射电镜技术 免疫电镜技术 2化学和免疫化学染色法 基于自噬标记蛋白的检测方法 标记自噬溶酶体结构的检测技术,检测方法,普通透射电镜技术,13,自噬的研究现状,检测方法,自噬的研究现状,检测方法,14,Western Blot,15,Wightman,et al., 2015,自噬的研究现状,检测方法,免疫荧光染色-LC3B,对照组,氯奎处理组,16,自噬的研究现状,检测方法,阴性对照,雷帕霉素处理,NDV感染,GFP-LC3指示技术,17,自噬的研究现状,检测方法,GFP-LC3融合蛋白示踪HeLa cells自噬的形成,18,自噬的研究现状,检测方法,1、维持细胞稳态 2、应激功能 3、防御功能 4、延长寿命 5、控制细胞死亡及癌症,自噬的研究现状,生理意义,巴伐洛霉素A1,自噬的研究现状,20,诱导自噬：二甲双胍、雷帕霉素、白藜芦醇和饥饿 抑制自噬：3-MA(3-甲基腺嘌呤)、wortmannin、LY294002、CQ(氯喹)、巴伐洛霉素A1、 蛋白酶抑制剂,Takeda-Watanabe, et al., 2013,干预方式,21,自噬的研究现状,健康和疾病,自噬是细胞适应内外环境或满足自身发育需要的一种调节方式。细胞自噬与人类健康维持和疾病防治有密切的关系。自噬过度还是自噬不足都可能导致疾病发生。 目前，自噬与人类健康和疾病的关系研究尚不是很透彻，呈现出遏制或促进疾病发生的双面作用： 某些情况下，自噬能帮助防止或遏制疾病的发生发展 在另外一些情况下，细胞自噬则会促进疾病的发生,22,自噬的研究现状,疾病和健康,23,自噬的研究现状,神经退行性 疾病,神经退行性疾病是年龄依赖性疾病,大量突变或错误折叠的蛋白质,如淀粉样蛋白(A)、tau蛋白、突触核蛋白(-synuclein)和Huntingtin蛋白在神经细胞内聚集,使神经细胞进行性变性死亡,引起中枢神经系统功能逐渐缺失,导致患者表现出进行性的认知和运动功能障碍的一类疾病,包括阿尔茨海默病AD、帕金森症PD和亨廷顿舞蹈症HD等。,24,自噬的研究现状,神经退行性 疾病,疾病的早期阶段，自噬起保护作用，激活自噬可加速变性蛋白的清除来阻止疾病的进一步发展。使用促进细胞自噬的药物，如Rapamycin（雷帕霉素）可改善PD、AD等疾病的病情。 随着疾病的进展，蛋白质聚积物越来越多，对溶酶体蛋白酶降解的敏感性下降，自噬的持续性激活最终引发自噬性细胞死亡，这样自噬又促进了神经元的死亡。,自噬的研究现状,神经退行性 疾病,感染性疾病是指由致病微生物（包括朊毒体、病毒、衣原体、支原体、立克次体、细菌、螺旋体、真菌、寄生虫）通过不同方式引起人体发生感染并出现临床症状的疾病。研究表明，细胞自噬是机体重要的抵抗病原微生物的通路。,自噬的研究现状,感染性疾病,细胞自噬对免疫和感染具有多种作用： 激活先天性免疫和获得性免疫； 维持免疫细胞的稳态； 降解病原微生物等。 但是，大量的免疫信号也可以调节细胞自噬。,表明两者之间有相互联系，并相互影响,自噬的研究现状,感染性疾病,自噬的研究现状,感染性疾病,免疫信号对细胞自噬的调节,细胞自噬是一个潜在的感染性疾病治疗靶标或靶点。 但是，某些病原体通过进化，具有逃避细胞自噬的能力，甚至利用细胞自噬为病原体复制和发育提供有利条件。,自噬的研究现状,感染性疾病,肿瘤（tumor）是机体在各种致癌因素作用下，局部组织的某一个细胞在基因水平上失去对其生长的正常调控，导致其克隆性异常增生而形成的新生物。 自噬在肿瘤形成和发展中的作用目前仍有争议。自噬可在肿瘤起始阶段抑制肿瘤，也可在肿瘤发展阶段保护肿瘤。,30,自噬的研究现状,肿 瘤,自噬在治疗癌症的方面有很大前景 诱导自噬促进肿瘤细胞死亡 在某些肿瘤中自噬性死亡可能是肿瘤细胞死亡的重要方式。比如：三氧化二砷(As203)可以通过上调Beclin 1的表达，诱导细胞自噬性死亡，从而缓解淋巴细胞性白血病和多发性骨髓瘤的病情；促自噬类药物替莫唑胺，可以选择性地杀灭具有凋亡抗性的恶性胶质瘤细胞。表明：诱导肿瘤细胞过度自噬，也可能是抗肿瘤治疗的重要思路。 抑制自噬增强肿瘤放化疗敏感性 大量研究显示，自噬抑制剂可以增强恶性胶质瘤、多发性骨髓瘤、乳腺癌、结直肠癌及前列腺癌等多种肿瘤对放化疗的敏感性。因此，自噬抑制剂与常规治疗的联合应用可能是提高疗效的潜在手段。,自噬的研究现状,肿 瘤,衰老与死亡是自然界生物体不可抗拒的规律。在细胞水平上，衰老是随时间逐渐出现的细胞修复机制障碍，主要体现在细胞膜流动性降低、脂褐质色素累积、酶活性下降、蛋白质聚集体增加等。 细胞自噬与衰老有着密切关系。衰老往往伴随自噬活性不足，而许多老年病受累组织也存在自噬功能异常。,自噬的研究现状,衰 老,自噬活动增强具有抗衰老作用 适度激活自噬能够延缓衰老，细胞自噬是各种真核生物衰老非常重要的调节机制。 不同程度的饮食干预(如整体能量摄入限制或者特种氨基酸摄入限制等)和药物干预（如白藜芦醇或雷帕霉素等）都能增强机体自噬水平，帮助延年益寿，这为“吃饭只吃七分饱”及“辟谷断食”的说法提供了科学依据。,自噬的研究现状,衰 老,34,自噬的研究现状,小