細胞自噬機制【小白必看】
2024-12-13 13:04:53
來源/作者：普拉特澤-生物醫學整體課題外包平臺
細胞自噬啊，這可真是個神奇的生命過程！簡單來說呢，細胞自噬就是細胞內的一種自我降解過程，通過形成雙層膜結構的自噬體，包裹并降解細胞內的蛋白質、細胞器等物質，以維持細胞內的穩態。接下來，就讓我來給你詳細揭秘這細胞自噬的機制吧！
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一、自噬的種類
首先啊，細胞自噬可不是只有一種形式哦，它主要分為以下幾種類型：
?巨自噬（Macroautophagy）?：這是最常見的自噬類型，細胞的整個區域被包圍在雙膜小泡的自噬體中，這些自噬體然后與溶酶體融合成為自噬溶酶體，其內容物隨后被其中的蛋白酶降解。
?微自噬（Microautophagy）?：細胞器或是內含物的囊泡直接與溶酶體相互作用并融合，微自噬比巨自噬更具特異性，可由受損細胞器表面的信號分子觸發。
?介導自噬（Chaperone-mediated autophagy，CMA）?：也稱為伴侶介導的自噬，胞質內的蛋白質通過胞質伴侶與溶酶體融合，通過分子伴侶與底物氨基酸序列內的五肽相互作用，例如底物蛋白與溶酶體LAMP-2A結合，并被轉運到溶酶體中進行降解。
二、自噬的發生過程
說完了種類，咱們再來看看這細胞自噬是怎么一步步發生的吧！其實啊，自噬的本質是細胞內的膜重排，其發生過程大體分為以下4個階段：
?▲自噬的起始?：細胞接受自噬誘導信號后，在胞漿的某處形成一個小的類似“脂質體”樣的膜結 構，然后不斷擴張，但它并不呈球形，而是扁平的，有點像半球形，就像一個由2層脂雙層組成的碗，會包裹住受損、衰老或過剩的生物大分子和細胞器。
▲隔離膜和自噬體的形成?：這個“碗狀”結構不斷延伸，將胞漿中的任何成分，包括細胞器，全部攬入“碗”中，然后“收口”，成為密閉的球狀的自噬體。電鏡下觀察到自噬體可是自噬發生的鐵證之一哦！它有2個特征：一是雙層膜，二是內含胞漿成分，如線粒體、內質網碎片等。
?▲自噬體與溶酶體融合?：自噬體形成后，可與細胞內吞的吞噬泡、吞飲泡和內體融合（當然啦，這種情況不是必然要發生的）。然后啊，自噬體與溶酶體融合形成自噬溶酶體，期間自噬體的內膜被溶酶體酶降解，兩者的內容物合為一體
自噬體中的“貨物”也被降解，產物（氨基酸、脂肪酸等）被輸送到胞漿
，供細胞重新利用，而殘渣或被排出細胞外或滯留在胞漿中。
三、自噬的調控機制
細胞自噬可不是個隨意的過程哦，它是受到嚴格調控的。自噬的調控主要涉及到一些自噬相關蛋白和信號通路。比如啊，AMPK會抑制mTORC1復合物的形成，這會減弱mTORC1對ULK1復合物形成的抑制作用，從而促進自噬泡的產生。
還有啊，Beclin-1/VPS34復合物、ATG12-ATG5復合物與ATG16的結合、LC3的插入等等，
都是自噬過程中非常重要的步驟和調控點。
四、自噬的生物學功能
說了這么多，細胞自噬到底有啥用呢？嘿，它的功能可多了去了！讓我們接著來看吧
?①參與代謝應激的保護機制?：在營養缺乏、生長因子耗竭、缺氧等代謝應激狀況下，自噬被激活，降解細胞內物質產生游離氨基酸和脂肪酸。這些產物可在細胞內循環利用或被輸送到機體其他部位，其中氨基酸可用于合成對壓力適應關鍵的蛋白質。
同時啊，自噬降解產生的氨基酸與脂肪酸還能為三羧酸循環（TCA）提供原料，以維持細胞的ATP生成。
②細胞的看家者?：自噬可消除有缺陷的蛋白質和細胞器、防止異常蛋白質聚集體積累、清除細胞內病原體，對抵抗衰老、癌癥、神經退行性疾病和感染等意義重大。同時啊，它還能調節細胞器數量和質量，如參與對過氧化物酶體、線粒體、內質網等的選擇性自噬
以維持不同生物門類中細胞器的數量和質量。
?③染色體的守護者?：研究發現自噬相關機制可限制ATG基因缺陷的永生上皮細胞的DNA損傷和染色體不穩定性。鑒于自噬在能量穩態、蛋白質和細胞器質量控制等方面的作用，它在正常細胞中預防基因組不穩定方面可能也發揮作用。
?④決定細胞的生死?：在大多數情況下啊，細胞自噬主要是一種應激適應機制，促進細胞的生存。但是呢，在某些情況下細胞自噬又可以看成是一種特殊形式的死亡，稱為非細胞凋亡的程序性細胞死亡（PCD）或稱為Ⅱ型細胞死亡、細胞自噬型細胞死亡（autophagic cell death）。
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