自噬是細胞的保護和降解

自我消化（ur）是細胞的自我消化。作為一種復雜的細胞內降解方式,自噬可以清除細胞漿中受損的、或過剩的蛋白質和細胞器,并加以重新利用。自噬與泛素—蛋白酶體途徑一起維持著細胞穩(wěn)態(tài)。然而,過度激活的自噬也參與細胞死亡的過程,被認為是Ⅱ型細胞程序性死亡。近年研究發(fā)現,自噬在抗腫瘤藥物治療中也起重要作用,提示自噬調控信號通路的某些關鍵的激酶可能成為新的藥物作用靶點,改善惡性腫瘤的療效。1tg對ag的誘導表達所導致的自噬自噬,是細胞將胞質中的大分子物質(如蛋白質、RNA、糖原等)和一些生理或病理原因引起的衰老、破損的細胞器在單位膜包裹的囊泡中大量降解,實現循環(huán)再利用,以維持細胞自身穩(wěn)定的生物學過程。這一過程涉及多種蛋白間的相互作用,目前已經鑒定出31種自噬相關蛋白Atg參與自噬的啟動、延長和成熟。(1)啟動階段,在一些生理和病理因素(如饑餓、激素、藥物等)的誘導作用下,Atg1復合物(Atg1、Atg11、Atg17、Atg20、Atg24)和Atg8-Atg13因Atg1和Atg13的去磷酸化而引起啟動自噬信號激活,由來自內質網的前自噬結構PAS物質形成具有雙層膜結構的隔離膜。(2)延長階段,ClassⅢPI3K復合物(Atg6、Atg14、Vps15、ClassⅢPI3K)將PI磷酸化為PI3P,募集胞漿中含-FYVE-或-PX-結構的蛋白質到隔離膜上,Atg8和Atg12兩個泛素樣蛋白系統(tǒng)使隔離膜彎曲、變大,隨后膜結構逐漸延長,并包裹一部分胞質和待降解的蛋白、細胞器,形成自噬體。(3)成熟階段,自噬體與溶酶體融合形成自噬溶酶體成為降解的最終場所,在溶酶體內多種蛋白酶降解產物并輸送回胞質得以再利用。2自主控制的信號通道2.1接磷酸化atg13mTOR激酶作為一種絲氨酸/蘇氨酸激酶,可在多種因素的活化下參與基因轉錄、蛋白質翻譯起始、核糖體生物合成、細胞凋亡等過程。mTOR激酶可能通過直接磷酸化Atg13,改變Atg13和Atg1的結合狀態(tài),影響自噬體的形成。胰島素、生長因子通過酪氨酸激酶受體激活ClassⅠPI3K,使PIP被磷酸化為PIP3,后者激活AKT,活化的AKT可以磷酸化TSC2,增加具有mTOR結合活性的GTP-Rheb,使mTOR活性增強,抑制自噬。在細胞氧化應激、能量不足時,AMPK活性增強,使TSC1/2復合體激活,也可直接磷酸化mTORC1中raptor蛋白,抑制mTOR活性,從而激活自噬。2.2催化劑c-digital-擬合體/誘導自噬酵母Atg6同源蛋白Beclin1結合ClassⅢPI3K,在自噬體形成的早期發(fā)揮重要作用?？沟蛲鯞cl-2家族中Bcl-2、Bcl-xl和UVRAG可分別結合Beclin1的BH3、CCD結構域,影響B(tài)eclin1和ClassⅢPI3K的結合,影響自噬體的形成。Bif-1通過其SH3結構域結合UVRAG激活ClassⅢPI3K,誘導自噬的發(fā)生。Ambra1、ATG14L、Rubicon、IP3R和DAPK也被報道通過Beclin1-ClassⅢPI3K復合體調節(jié)自噬[17～20]。我們也證實抗腫瘤藥物可激活JNK通路,通過激活轉錄因子c-jun上調Beclin1蛋白的表達水平,誘導腫瘤細胞自噬的發(fā)生。另外,p53可以通過轉錄依賴和非轉錄依賴機制調控自噬,文獻報道eIF2α、ERk1/2、PKA、鈣調蛋白酶[23～26]等也可以激活自噬,但機制還不甚清楚。3自噬時腫瘤細胞的激活和保護在40%～75%的卵巢癌、乳腺癌、前列腺癌中發(fā)現自噬相關基因Beclin1的缺失。在多種腫瘤細胞中普遍存在著自噬能力的降低,其它與調控自噬有關的腫瘤抑制基因PTEN、DAPK、TSC1/TSC2的表達缺失也是人類腫瘤中的高頻事件。可見,自噬作為一種保持細胞蛋白、細胞器及能量的穩(wěn)態(tài)控制機制,其缺陷目前被認為可能是導致腫瘤發(fā)生、發(fā)展的重要機制。自噬可通過隔離受損細胞器、促進蛋白的分解代謝或增加基因組穩(wěn)定性而發(fā)揮抗腫瘤作用。我們發(fā)現在卵巢癌組織中,Beclin1和LC3表達明顯低于良性卵巢腫瘤,ⅢB期結腸癌的預后也與腫瘤組織中Beclin1的表達呈正相關。另一方面,自噬可以使細胞耐受低營養(yǎng),從而延長細胞的壽命,尤其在腫瘤進展過程中,腫瘤內部的細胞在缺氧和營養(yǎng)受限的狀況下,腫瘤細胞可以將胞內物質降解和循環(huán)利用而得以繼續(xù)存活。在腫瘤微環(huán)境不允許大規(guī)模增殖的情況下,腫瘤細胞還可以激活自噬以介導卵巢腫瘤細胞的休眠。從某種意義上說,自噬促進了腫瘤的發(fā)展。目前認為自噬對于腫瘤細胞存在雙向效應。因此,可能是腫瘤發(fā)展不同階段、不同組織類型、細胞分化狀態(tài)、周圍環(huán)境以及特定的基因特征和信號轉導途徑共同影響著自噬的活性與結果,一些自噬因大分子物質循環(huán)和有害物質的隔離使腫瘤細胞存活,一些自噬超過某一閾值大量降解蛋白質與細胞器導致細胞死亡,即自噬性死亡。3.1mtor激酶抑制劑mTOR激酶抑制劑rapamycin可在腎細胞癌、套細胞淋巴瘤及轉移性乳腺癌細胞中抑制mTOR激酶的功能,產生抑制細胞增殖的作用,其衍生物CCI-779、RAD001已被批準上市在臨床使用。mTOR激酶作為自噬調節(jié)的中心環(huán)節(jié)之一,其活性受抑制就可以激活自噬的發(fā)生。Takeuchi等發(fā)現在惡性神經膠質瘤中,rapamycin主要通過誘導自噬產生細胞毒作用。3.2酪氨酸激酶活性伊馬替尼能選擇性地抑制慢性粒細胞白血病(chronicmyeloidleukemia,CML)患者Bcr-Abl蛋白的酪氨酸激酶活性,在臨床使用中表現出較好的療效。伊馬替尼可以有效地誘導K562細胞發(fā)生自噬,近期研究表明,伊馬替尼可以阻斷惡性神經膠質瘤細胞自噬體和溶酶體的融合,增加線粒體損傷,誘導凋亡,提示自噬可能在伊馬替尼所引起的細胞生長阻滯及促進凋亡中發(fā)揮重要作用。3.3abt-71對血液系統(tǒng)腫瘤和小細胞肺癌的增敏作用小分子Bcl-2抑制劑ABT-737通過拮抗Bcl-2、Bcl-xl和Bcl-w等抗凋亡Bcl-2家族,激活線粒體依賴的凋亡途徑。研究證明ABT-737對血液系統(tǒng)腫瘤和小細胞肺癌具有顯著療效,與其他化療藥物聯合也可具有增敏效應。Kroemer等發(fā)現,ABT-737與Bcl-2/Bcl-xl競爭結合Beclin1蛋白的BH3結構域,使Bcl-2/Bcl-xl從Beclin1蛋白上脫離,從而誘導HeLa細胞發(fā)生自噬。3.4皮抑素誘導人內皮細胞死亡機制內皮抑素(endostatin)通過抑制內皮細胞增殖,阻止血管生成而發(fā)揮抗腫瘤作用。體外實驗發(fā)現,內皮抑素誘導人內皮細胞的死亡主要是自噬性死亡,而不依賴于caspase途徑,這種殺傷作用可被自噬特異性抑制劑3-MA所阻斷。但進一步研究發(fā)現,內皮抑素可以上調Beclin1,利用小干擾RNA沉默Beclin1后雖然抑制了自噬發(fā)生,卻加速了細胞凋亡,說明細胞利用自噬以應對新生血管生成抑制,從而促進細胞存活。3.5藥物誘導誘導他莫昔芬(tamoxifen)是一種非固醇類抗雌激素藥物,競爭性與雌激素受體結合,阻斷由雌激素—雌激素受體復合物的核轉入引起的基本轉錄和翻譯,抑制腫瘤細胞增殖。在他莫昔芬處理的乳腺癌細胞株MCF-7,藥物通過誘導第二信使C2-ceramide和上調Beclin1的表達誘導自噬的發(fā)生。如果阻斷自噬的發(fā)生,他莫昔芬引起的細胞死亡會明顯減少。3.6?；郊盎蚪M蛋白去乙?；敢种苿┩ㄟ^抑制組蛋白去乙酰化酶的活性,使染色體組蛋白乙?；教岣吆吞囟ɑ蚧罨?從而引起腫瘤細胞的分化及死亡。組蛋白去乙?；敢种苿┛梢栽诙喾N腫瘤細胞中誘導自噬[39～41],而且抑制自噬發(fā)生,增強組蛋白去乙酰化酶抑制劑在對伊馬替尼耐藥的慢性髓細胞性白血病細胞的療效。3.7ras基因突變法尼基轉移酶抑制劑阻斷Ras蛋白的法尼基化修飾,可以有效抑制Ras蛋白下游的信號轉導,從而抑制由于Ras基因過度激活起主導作用的腫瘤生長。Yeung等發(fā)現法尼基轉移酶抑制劑manumycinA、FTI-276和lonafarnib可以通過抑制腫瘤細胞中mTOR激酶的活性誘導自噬的發(fā)生。3.8抑制劑的激活腫瘤細胞的蛋白質代謝紊亂,對于蛋白酶體抑制劑的敏感性較高,抑制蛋白酶體功能,可以抑制NF-κB信號通路的激活,上調細胞周期蛋白依賴的激酶抑制蛋白p21、p27和促凋亡蛋白Bax發(fā)揮抗腫瘤作用。蛋白酶體抑制劑Velcade已應用于多發(fā)性骨髓瘤等多種實體及血液系統(tǒng)腫瘤的臨床治療并取得較好的療效。體外實驗表明,Velcade可以誘導HeLa細胞發(fā)生自噬,如果阻斷自噬的發(fā)生,細胞凋亡則明顯增加。3.9egfr基因突變吉非替尼可阻斷表皮生長因子信號途徑,已用于非小細胞肺癌的臨床治療,但只有10%～20%的治療有效率。近期Mien-ChieHung小組發(fā)現,表皮生長因子受體(epidermalgrowthfactorreceptor,EGFR)酪氨酸激酶非依賴性的葡萄糖轉運機制在維持腫瘤細胞存活中起重要作用,使用RNA干擾技術沉默EGFR基因的表達后,腫瘤細胞發(fā)生自噬性死亡。提示EGFR通過這一機制可