細(xì)胞自噬機(jī)制學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第一頁(yè)，共25頁(yè)。比利時(shí)科學(xué)家比利時(shí)科學(xué)家Christian de DuveChristian de Duve在上在上世紀(jì)世紀(jì)5050年代通過電鏡觀察到自噬體（年代通過電鏡觀察到自噬體（autophagosomeautophagosome）結(jié)構(gòu)，并且在）結(jié)構(gòu)，并且在 1963 1963 年溶酶體國(guó)際會(huì)議（年溶酶體國(guó)際會(huì)議（CIBA Foundation CIBA Foundation Symposium on LysosomesSymposium on Lysosomes）上首先提）上首先提出了出了“自噬自噬”這種說法這種說法(shuf)(shuf)。因。因此此Christian de

2、 DuveChristian de Duve被公認(rèn)為自噬研被公認(rèn)為自噬研究的鼻祖。究的鼻祖。Christian de Duve Christian de Duve 也因也因發(fā)現(xiàn)溶酶體，于發(fā)現(xiàn)溶酶體，于19741974年獲得諾貝爾獎(jiǎng)年獲得諾貝爾獎(jiǎng)第1頁(yè)/共25頁(yè)第二頁(yè)，共25頁(yè)。2016年，因年，因“在細(xì)胞自噬機(jī)制方在細(xì)胞自噬機(jī)制方面的發(fā)現(xiàn)面的發(fā)現(xiàn)”而獲得諾貝爾生理學(xué)而獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。大隅教授或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。大隅教授(jioshu)的的貢獻(xiàn)在于，他找到了酵母這種簡(jiǎn)貢獻(xiàn)在于，他找到了酵母這種簡(jiǎn)單又與人體細(xì)胞相似的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛦斡峙c人體細(xì)胞相似的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，將?fù)雜的問題化難為易了。，將復(fù)雜的問題化難為

3、易了。第2頁(yè)/共25頁(yè)第三頁(yè)，共25頁(yè)。大隅良典大隅良典宮崎駿宮崎駿第3頁(yè)/共25頁(yè)第四頁(yè)，共25頁(yè)。在酵母菌體內(nèi)(左側(cè))存在一個(gè)巨大的細(xì)胞器，名為液泡，其功能與人以及其他哺乳動(dòng)物體內(nèi)細(xì)胞內(nèi)的溶酶體相類似。于是他培養(yǎng)了經(jīng)過改造，缺乏液泡膜降解(jin ji)酶的酵母菌并通過饑餓的方法激活細(xì)胞的自噬機(jī)制。此時(shí)，當(dāng)這些酵母菌遭受饑餓時(shí)，吞噬小體開始在液泡內(nèi)部大量聚集(右圖)。大隅良典的實(shí)驗(yàn)證明酵母菌內(nèi)部存在自噬現(xiàn)象。此后，大隅良典教授對(duì)數(shù)以千計(jì)的酵母菌變異樣本進(jìn)行了核對(duì)(右側(cè))，并從中找到了據(jù)信與自噬作用密切相關(guān)的15組基因。第4頁(yè)/共25頁(yè)第五頁(yè)，共25頁(yè)。表中可以看出，在過去的十年之中，幾乎每

4、個(gè)生命科學(xué)家都知道表中可以看出，在過去的十年之中，幾乎每個(gè)生命科學(xué)家都知道“凋亡凋亡”這個(gè)概念并這個(gè)概念并且有意無意將自己的研究工作與之掛鉤。自噬（且有意無意將自己的研究工作與之掛鉤。自噬（autophagyautophagy）是繼凋亡（）是繼凋亡（apoptosisapoptosis）后，當(dāng)前生命科學(xué)最熱的研究領(lǐng)域，后，當(dāng)前生命科學(xué)最熱的研究領(lǐng)域，PubmedPubmed記錄的文獻(xiàn)數(shù)量在最近記錄的文獻(xiàn)數(shù)量在最近4 4年呈爆炸式增長(zhǎng)，年呈爆炸式增長(zhǎng)，其中其中20062006年以前相關(guān)文獻(xiàn)大約年以前相關(guān)文獻(xiàn)大約15001500條。條。20072007年是自噬研究有歷史意義的一年，召開了年是自噬研

5、究有歷史意義的一年，召開了第一次自噬國(guó)際會(huì)議，與會(huì)第一次自噬國(guó)際會(huì)議，與會(huì)(y hu)(y hu)人員構(gòu)成自噬學(xué)術(shù)圈的奠基者，并且在各自領(lǐng)域人員構(gòu)成自噬學(xué)術(shù)圈的奠基者，并且在各自領(lǐng)域宣傳和研究一些基本概念。宣傳和研究一些基本概念。20072007年到年到20102010年年9 9月短短三年文獻(xiàn)發(fā)表量達(dá)到大約月短短三年文獻(xiàn)發(fā)表量達(dá)到大約44004400條。條。我們堅(jiān)信在未來十年我們堅(jiān)信在未來十年“自噬自噬”也將會(huì)成為另一個(gè)也將會(huì)成為另一個(gè)“萬(wàn)金油萬(wàn)金油”和生命科學(xué)的和生命科學(xué)的“閃亮新星閃亮新星”。第5頁(yè)/共25頁(yè)第六頁(yè)，共25頁(yè)。第6頁(yè)/共25頁(yè)第七頁(yè)，共25頁(yè)。第7頁(yè)/共25頁(yè)第八頁(yè)，共25

6、頁(yè)。第8頁(yè)/共25頁(yè)第九頁(yè)，共25頁(yè)。自噬基本自噬基本(jbn)(jbn)過程過程：1.1.自噬前體的形成自噬前體的形成2.2.自噬體的形成自噬體的形成3.3.自噬溶酶體的融合自噬溶酶體的融合4.4.自噬體的溶解自噬體的溶解內(nèi)涵(nihn)體自噬內(nèi)涵(nihn)體溶酶體自噬溶酶體自噬前體 自噬體第9頁(yè)/共25頁(yè)第十頁(yè)，共25頁(yè)。第10頁(yè)/共25頁(yè)第十一頁(yè)，共25頁(yè)。內(nèi)外刺激誘導(dǎo)下，細(xì)胞通過自噬基因調(diào)控組裝自噬前體。自噬內(nèi)外刺激誘導(dǎo)下，細(xì)胞通過自噬基因調(diào)控組裝自噬前體。自噬體包裹細(xì)胞質(zhì)體包裹細(xì)胞質(zhì),細(xì)胞器或細(xì)菌等形成自噬體，在微管作用下，自細(xì)胞器或細(xì)菌等形成自噬體，在微管作用下，自噬體與溶酶體靠

7、近，自噬體外層噬體與溶酶體靠近，自噬體外層(wi cn)膜與溶酶體膜融合，膜與溶酶體膜融合，包有內(nèi)層膜的自噬體進(jìn)入溶酶體，形成自噬溶酶體。繼而，自包有內(nèi)層膜的自噬體進(jìn)入溶酶體，形成自噬溶酶體。繼而，自噬體內(nèi)膜被溶酶體酶降解，繼而內(nèi)容物被降解，營(yíng)養(yǎng)成分被細(xì)噬體內(nèi)膜被溶酶體酶降解，繼而內(nèi)容物被降解，營(yíng)養(yǎng)成分被細(xì)胞重新利用。胞重新利用。第11頁(yè)/共25頁(yè)第十二頁(yè)，共25頁(yè)。第12頁(yè)/共25頁(yè)第十三頁(yè)，共25頁(yè)。第13頁(yè)/共25頁(yè)第十四頁(yè)，共25頁(yè)。第14頁(yè)/共25頁(yè)第十五頁(yè)，共25頁(yè)。12135-1-AP微管相關(guān)蛋白輕鏈微管相關(guān)蛋白輕鏈3（MAP-LC3），簡(jiǎn)稱），簡(jiǎn)稱LC3，參與了自噬的形成，并被

8、證明了是哺乳動(dòng)物細(xì)胞中常見的自噬小體標(biāo)記蛋，參與了自噬的形成，并被證明了是哺乳動(dòng)物細(xì)胞中常見的自噬小體標(biāo)記蛋白之一。白之一。Western blot可能會(huì)檢測(cè)到可能會(huì)檢測(cè)到LC3的兩種形式，這是由于自噬形成時(shí)，胞漿型的兩種形式，這是由于自噬形成時(shí)，胞漿型LC3會(huì)酶解掉一小段多肽形成會(huì)酶解掉一小段多肽形成LC3-I，LC3-I跟磷脂酰乙醇胺即腦磷脂跟磷脂酰乙醇胺即腦磷脂(PE)結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)椋ㄗ允审w）膜型（即結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)椋ㄗ允审w）膜型（即LC3-II），這兩種形式在正常細(xì)胞中都是存在的，而發(fā)），這兩種形式在正常細(xì)胞中都是存在的，而發(fā)生生(fshng)自噬的細(xì)胞中自噬的細(xì)胞中LC3-II會(huì)有明顯的增加。

9、會(huì)有明顯的增加。第15頁(yè)/共25頁(yè)第十六頁(yè)，共25頁(yè)。第16頁(yè)/共25頁(yè)第十七頁(yè)，共25頁(yè)。Inositol monophosphatase，肌醇單磷酸酶）n3）Earles平衡鹽溶液：制造饑餓n4）N-Acetyl-D-sphingosine（C2-ceramide）：Class I PI3K Pathway抑制劑n5）Rapamycin：mTOR抑制劑n6）Xestospongin B/C：IP3R阻滯劑第17頁(yè)/共25頁(yè)第十八頁(yè)，共25頁(yè)。洛霉素A1、長(zhǎng)春堿、諾考達(dá)唑等。n（3）對(duì)溶酶體降解的抑制：蛋白酶抑制劑，如E64d、Pepstatin A等第18頁(yè)/共25頁(yè)第十九頁(yè)，共25頁(yè)。第

10、19頁(yè)/共25頁(yè)第二十頁(yè)，共25頁(yè)。n細(xì)胞器，對(duì)蛋白質(zhì)和細(xì)胞器進(jìn)行質(zhì)量控制 ，并且通過降解底物來為細(xì)胞生存提供原材料或ATPn（3）細(xì)胞自噬甚至可以清除細(xì)胞內(nèi)的病原體，保護(hù)細(xì)胞免受損傷，對(duì)于對(duì)抗癌癥、衰老、神經(jīng)退行性病變、感染等都有著重要的意義(yy)。n（4）細(xì)胞自噬是程序性細(xì)胞死亡的一種，在某些情況下，若細(xì)胞無法 繼續(xù)維持自身的生存，細(xì)胞自噬會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞主動(dòng)性死亡。第20頁(yè)/共25頁(yè)第二十一頁(yè)，共25頁(yè)。第21頁(yè)/共25頁(yè)第二十二頁(yè)，共25頁(yè)。氨基酸、脂肪酸等小分子物質(zhì)又可為細(xì)胞提供一定的能量(nngling)和合成底物，可以說，自噬就是一個(gè)“備用倉(cāng)庫(kù)”。如Atg-5缺陷的小鼠在出生后喝上第一口奶之前就會(huì)餓死。更重要的是，自噬活性可在代謝應(yīng)激（饑餓、生長(zhǎng)因子缺乏、射線、化療等）時(shí)大大增強(qiáng)n，表現(xiàn)為胞漿中迅速涌現(xiàn)大量自