自噬的研究進(jìn)展PPT優(yōu)秀課件

1、Autophagy in Yeast: A Review of the Molecular Machinery Presenter：Han Bing 2 標(biāo)題欄 細(xì)胞自噬的調(diào)控細(xì)胞自噬的調(diào)控 2 前言前言 1 選擇性自噬選擇性自噬 4 自噬體在自噬體在PAS的形成及降解的形成及降解 3 展望展望 5 3 1、前言 自噬自噬（autophagy）： 泛指溶酶體（Lysosome）（酵母中為液泡， Vacuole）介導(dǎo)的細(xì)胞質(zhì)降解過程。與蛋白 酶體(Proteasome)相比 ，溶酶體具有更強(qiáng) 大的降解能力, 因此細(xì)胞自噬可以大批量的 降解從可溶蛋白到完整細(xì)胞器在內(nèi)的胞內(nèi)物 質(zhì)。 4 微自噬微自噬

2、 2 宏自噬（主要）宏自噬（主要） 1 3 分子伴侶介導(dǎo)的自噬（CMA）： 通過形成具有雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬體(Autophagosome)包裹 胞內(nèi)物質(zhì), 最終自噬體與溶酶體（液泡）融合 ，酵母自噬 體的形成是在PAS（自噬體組裝位點(diǎn)）發(fā)生的。 分子伴侶介導(dǎo)的自噬（CMA）： 通過溶酶體或液泡表面的形變直接吞沒特定的細(xì)胞器 或者蛋白 胞質(zhì)內(nèi)蛋白結(jié)合到分子伴侶后被轉(zhuǎn)運(yùn)到溶酶體腔中，然后被溶酶體 （液泡）酶消化。 根據(jù)細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)到溶酶體內(nèi)的途徑不同根據(jù)細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)到溶酶體內(nèi)的途徑不同 5 自噬的過程 6 2、細(xì)胞自噬的調(diào)控 生理?xiàng)l件下, 細(xì)胞自噬受到嚴(yán)格的調(diào)控?，F(xiàn) 在了解得比較多的細(xì)胞自噬調(diào)控通路主要

3、有 兩條: TOR(Target of rapamycin)通路和磷脂 酰肌醇3-激酶(PI3K, Phosphoinositide 3- kinase)通路。很多其他細(xì)胞自噬調(diào)控信號 直接或間接的通過這兩條通路發(fā)揮作用。 7 TORTOR通路通路 TOR 是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,對細(xì)胞自噬 起到負(fù)調(diào)控作用。在正常生長條件下,TOR處于激 活狀態(tài), 細(xì)胞自噬受到抑制;當(dāng)細(xì)胞處于饑餓或受 到雷帕霉素(Rapamycin)刺激時,TOR被抑制,細(xì)胞 自噬被誘導(dǎo)增強(qiáng)。在酵母中,TOR可以形成兩種蛋 白復(fù)合物: TORC1和TORC2。其中，TORC1是主要的 自噬調(diào)節(jié)因子。 8 TORC1 營

4、養(yǎng)豐富TORC1被激活磷酸化Atg13 與Atg1的結(jié)合能 力降低 Atg1的活性低與Atg17作用弱自噬水平低 饑餓或雷帕 霉素刺激 TORC1被抑制反之 . 自噬水平高 在TOR通路中，TOR復(fù)合體通過與Atg13的作用，間接地影響了Atg1- Atg13-Atg17蛋白復(fù)合體的形成，進(jìn)而影響了自噬水平的高低，Atg13 在蛋白復(fù)合體中起到了介導(dǎo)作用。 9 3 3、自噬體在、自噬體在PASPAS的形成及降解的形成及降解 自噬體的形成是細(xì)胞自噬的關(guān)鍵步驟,自噬體的 大小與數(shù)量也反應(yīng)了細(xì)胞自噬發(fā)生的水平,這一步 驟涉及的過程, 包括: PAS 的形成、III 型 PI3K 信號通路、Atg9的

5、循環(huán)（順向和逆向）和泛素樣 蛋白結(jié)合系統(tǒng)。 10 PASPAS的形成的形成 PAS是自噬體形成的位點(diǎn)，通常位于液泡附近，是 酵母特有的現(xiàn)象，所以PAS的形成機(jī)制，對于我們 了解整個自噬過程具有重要意義 。 11 酵母 富營養(yǎng) Cvt復(fù)合體（prApe1 多聚體、Ams1,、 Atg19）形成 Atg19與 Atg11結(jié)合 激活A(yù)tg11并 募集其他Pro 圍繞Cvt復(fù)合體 形成自噬體- Cvt囊泡 PAS的組裝信號 饑餓 非選擇性自噬Atg17起主要作用PAS的組裝信號 12 PI3KPI3K復(fù)合體及其下游作用蛋白復(fù)合體及其下游作用蛋白 PI3K可以對膜上的磷脂酰肌醇進(jìn)行磷酸化修飾， 其中型P

6、I3K可以將磷脂酰肌醇磷酸化為PI3P ， 酵母中的PI3K復(fù)合體為型PI3K。 13 酵母中型PI3K復(fù)合體包括：Atg14、Vps34、 Vps15、Atg6，其中Vps15是Vps34的調(diào)節(jié)亞基， Atg14將Vps34-Vps15與Atg6連接在一起形成復(fù)合 體，并將PI3K復(fù)合體定位于PAS，通過其產(chǎn)物PI3P 募集下游蛋白。下游蛋白包括Atg18和Atg21， Atg18隨后組成Atg2-Atg18復(fù)合體并在Atg9的循環(huán) 中起作用，Atg18參與非選擇性自噬，Atg21參與 選擇性自噬。 14 Atg9Atg9的循環(huán)的循環(huán) 自噬體膜的起源一直是人們致力解決的問題, 而 其中的關(guān)鍵

7、可能就是Atg9。Atg9是一個整合膜蛋 白,含有高度保守的6個跨膜結(jié)構(gòu)域以及位于胞質(zhì) 中的N端與C端。它在相關(guān)蛋白的協(xié)助下, 在 PAS 與外周膜結(jié)構(gòu)(如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體)之 間往復(fù)循環(huán), 參與自噬體的形成過程, 故 Atg9 被認(rèn)為有可能起“膜載體”的作用。 15 Atg9Atg9的順向運(yùn)輸?shù)捻樝蜻\(yùn)輸 在選擇性細(xì)胞自噬 Cvt 途徑中, 當(dāng) Atg11、Cvt 復(fù)合體或Actin細(xì)胞骨架中的組分缺失任一個時, Atg9 從外周膜結(jié)構(gòu)到 PAS 的運(yùn)輸都會被阻斷 Actin相關(guān)蛋白Arp2與Atg9相互作用, 直接調(diào)節(jié) Atg9從外周膜結(jié)構(gòu)向PAS的運(yùn)輸。在饑餓誘導(dǎo)的非 選擇性細(xì)胞自

8、噬中,這種運(yùn)輸需要Atg17的協(xié) 助。Atg17 幫助 Atg9 定位于 PAS, 進(jìn)一步完成 膜的組裝,但這個過程并不需要Atg1的激酶活性。 16 Atg9Atg9的逆向運(yùn)輸?shù)哪嫦蜻\(yùn)輸 當(dāng)自噬體形成時, Atg9并不留在自噬體膜上, 而 是從 PAS 返回細(xì)胞質(zhì)中的膜結(jié)構(gòu)。這一逆向運(yùn)輸 途徑依賴于 Atg1-Atg13 復(fù)合體、Atg2-Atg18 復(fù) 合體。其中大家比較公認(rèn)的模型是: 一旦 Atg1- Atg13 復(fù)合物與 Atg9 被募集到 PAS,Atg1-Atg13 促使 Atg9 與 Atg2-Atg18 相互作用, 這種三元 復(fù)合物的形成促使 Atg9 從 PAS 返回外周膜。

9、 17 泛素樣蛋白結(jié)合系統(tǒng)泛素樣蛋白結(jié)合系統(tǒng) 兩個類泛素樣蛋白 Atg12、Atg8 分別在泛素樣酶 （泛素活化酶Atg7，泛素結(jié)合酶Atg10）的作用下 與 Atg5、磷脂酰乙醇胺 (PE,phosphatidylethano- lamine)相結(jié)合, 促進(jìn) 自噬前體囊膜的不斷延伸。 18 Atg12-Atg5-Atg16多聚體的形成 Atg7與ATP結(jié) 合 激活的Atg7與 Atg12結(jié)合 Atg12激活 在Atg10的作用下 與Atg5結(jié)合 Atg5激活A(yù)tg5與Atg16結(jié)合 Atg12-Atg5-Atg16多聚體形成 19 Atg8-PE的形成 Atg8 Atg4、Atg7的作用下

10、激活的Atg8被轉(zhuǎn)移 給Atg3(泛素結(jié)合酶) Atg8-PE Atg12- Atg5-Atg16 復(fù)合體最主要的功能便是對 Atg8的輔助作用, 而 Atg8-PE 是雙層膜不斷向外延伸的直接作用者。 20 自噬體的降解自噬體的降解 自噬體在靠近液泡的 PAS 形成后, 最終會與液泡 融合。這個融合過程與細(xì)胞中其他囊泡與液泡的 融合相類似, 該過程涉及到的蛋白有 SNARE 蛋白 (Vam3、Vam7、Vti1、Ykt6)、小GTP酶 Ypt7、 HOPS 復(fù)合體、Mon1-Ccz1 復(fù)合體等。融合的結(jié)果 是自噬體的外膜成為液泡膜的一部分, 其內(nèi)膜小 泡和內(nèi)含物在液泡內(nèi)腔被降解并循環(huán)利用。

11、21 4 4、選擇性自噬、選擇性自噬 細(xì)胞自噬曾被長期認(rèn)為是非選擇性為主的, 但隨 著研究的深入, 選擇性細(xì)胞自噬的生理意義愈發(fā) 顯著。酵母中選擇性細(xì)胞自噬的研究是與非選擇 性細(xì)胞自噬的研究同步開展的, 現(xiàn)在也積累了大 量的結(jié)果。酵母中的選擇性細(xì)胞自噬主要有 Cvt 途徑、線粒體自噬和過氧化物酶體自噬。 22 CvtCvt途徑途徑 它的主要功能是將細(xì)胞質(zhì)中的氨基肽酶(Ape1)、 甘露糖酶(Ams1)等酶的前體定向送到液泡, 以使 其激活并發(fā)揮其水解酶活性。Ape1 在細(xì)胞質(zhì)中以 無活性的前體 PrApe1 形式存在。PrApe1 會形成 一個寡聚體, Atg19 與PrApe1 相結(jié)合, 而 Ams1 通過 Atg19 的另一個位點(diǎn)與 Atg19 相結(jié)合, 共 同形成Cvt 復(fù)合物。Atg19 與 Atg11 相互作用, 引導(dǎo) Cvt復(fù)合物定位到 PAS 位點(diǎn); Atg19進(jìn)而與 Atg8-PE相互作用, 促進(jìn)特化的自噬體-Cv