楼主介绍的还挺详细,我现在也在做细胞自噬的课题,方法简单,但是要有效果也不容易。介绍一篇检测真核细胞细胞自噬的指导性文章,Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy in higher eukaryotes,Autophagy 4:2, 151-175; 16 February 2008。这是200多位细胞自噬的专家署名的文章,对检测细胞自噬绝对有用。而且这几年文章发展看来,想证明细胞自噬越来越难,需要的实验越来越多。作者: 04906 时间: 2016-4-14 11:10
自噬体的检测
自噬体的检测对研究自噬尤为重要①以透射电子显微镜下超微结构的形态学检测(俗称检测自噬体的金指标)。在透射电镜下可见损伤的细胞器如线粒体的肿胀变性,其周围出现空泡状双层膜样结构、继而双层膜环绕成自噬体、进而与溶酶体融合,消化,也可见自噬溶酶体内最终不能降解的残体等。
②自噬体膜标志性蛋白质的检测。自噬体膜上标志性蛋白质有Apgl2-Apg5结合体和微管相关蛋白1的轻链3(LC3)。Apgl2和Apg5在翻译后就像单个分子一样共价结合在一起,它定位在自噬体双层隔离膜的整个延长阶段。LC3是酵母菌自噬基因(Apg7/Apg8)在哺乳动物中的同源物,和前者相比,LC3除了定位在自噬体分隔膜上,也一直以和磷脂酰乙醇胺即脑磷脂(PE)结合的形式(LC3-PE)存在于自噬体形成各阶段的内外膜上,在自噬溶酶体膜上也可见。通过与绿色荧光蛋白(GFP)结合成Apgl2-Apg5-GFP、LC3-GFP,即可实现对自噬体的检测。
③单丹(磺)酰戊二胺(MDC)染色法。是自噬发生过程中分析分子水平机制的一种特异的检测自噬体方法 。自噬体形成依赖的第二个泛素样结合系统(Apg8)是位于自噬囊泡膜上与IVIDC特异结合的生化标志,通过荧光染色,在荧光显微镜下可见核周区域阳性显色。④间接自噬体检测法。自噬溶酶体及其不能降解的产物—残体的检测。自噬体和溶酶体融合后,除上述的LC3-GFP法检测外,还有吖啶橙染色法。它是一种荧光染料作为非极性反胶态分子团的分子探针,在自噬溶酶体内酸性磷酸酶活性增强下显著着色。对残体的检测主要是对脂褐素颗粒的显微观察。作者: NBA 时间: 2016-4-14 11:11
自噬的特性:
1)自噬是细胞消化掉自身的一部分,即self-eating,初一看似乎对细胞不利。事实上,细胞正常情况下很少发生自噬,除非有诱发因素的存在。这些诱发因素很多,也是研究的热门。既有来自于细胞外的(如外界中的营养成分、缺血缺氧、生长因子的浓度等),也有细胞内的(代谢压力、衰老或破损的细胞器、折叠错误或聚集的蛋白质等)。由于这些因素的经常性存在,因此,细胞保持了一种很低的、基础的自噬活性以维持自稳。
2)自噬过程很快,被诱导后8min即可观察到自噬体(autophagosome)形成,2h后自噬溶酶体(autolysosome)基本降解消失。这有利于细胞快速适应恶劣环境。
3)自噬的可诱导特性:表现在2个方面,第一是自噬相关蛋白的快速合成,这是准备阶段。第二是自噬体的快速大量形成,这是执行阶段。
4)批量降解:这是与蛋白酶体降解途径的显著区别
5)“捕获”胞浆成分的非特异性:由于自噬的速度要快、量要大,因此特异性不是首先考虑的,这与自噬的应急特性是相适应的。
6)自噬的保守性:由于自噬有利于细胞的存活,因此无论是物种间、还是各细胞类型之间(包括肿瘤细胞),自噬都普遍被保留下来(谁不喜欢留一手呢?)。
参考综述:
Autophagy fights disease through cellular self-digestion.pdf
cuturl('http://www.namipan.com/d/4c78fe31cb24080cd7630639c121cd71b24c9b56fbdf6300')作者: NBA 时间: 2016-4-14 11:16
自噬相关基因(autophagy associated gene, ATG):在自噬过程中到底有哪些蛋白的参与,即自噬相关蛋白的鉴定是目前自噬研究主要的任务。由于自噬研究的历史关系,很多基因在酵母和哺乳动物中有不同的命名。
在cuturl('http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=eurekah.table.24964') 中介绍了一些较早发现的自噬相关基因,下面列出几个新近发现的:
1)bif-1(又叫Endophilin B1) 和 UVRAG(ultraviolet irradiation resistance-associated gene)
相关文章:Bif-1 interacts with Beclin 1 through UVRAG and regulates autophagy and tumorigenesis.pdf
cuturl('http://www.namipan.com/d/75c245aa6c8cf8644c33bcf86e8c6ef8add3da69469e0e00')
2)VMP1 (Vacuole membrane protein 1)
相关文章:The Pancreatitis-induced Vacuole Membrane Protein 1 Triggers Autophagy in Mammalian Cells.pdf
cuturl('http://www.namipan.com/d/a4a74e47a1d515089558fe39db2177ff931ee8114a611e00')
3)DRAM (damage-regulated autophagy modulator)
相关文章:DRAM, a p53-Induced Modulator of Autophagy, Is Critical for Apoptosis.pdf
cuturl('http://www.namipan.com/d/69fee934467a3fc4b9a70b88c9292160a631c78f42111300')
4)TP53INP2 (Tumour Protein 53 Induced Nuclear Protein 2)
相关文章:The TP53INP2 Protein Is Required for Autophagy in Mammalian Cells.pdf
cuturl('http://www.namipan.com/d/40e5d3a2f6a0ec5fce4dc91c32880ae293201a582cf33500')
(由于不断有新的ATG蛋白被鉴定出来,本帖将不定期更新)作者: NBA 时间: 2016-4-14 11:17
自噬过程的调控:
从上面总结的自噬特点中可以看出,自噬这一过程一旦启动,必须在度过危机后适时停止,否则,其非特异性捕获胞浆成分的特性将导致细胞发生不可逆的损伤。这也提醒我们在研究自噬时一定要动态观察,任何横断面的研究结果都不足以评价自噬的活性。
目前,已经报告了很多因素能诱导细胞发生自噬,如饥饿、生长因子缺乏、微生物感染、细胞器损伤、蛋白质折叠错误或聚集、DNA损伤、放疗、化疗等等,这么多刺激信号如何传递的、哪些自噬蛋白接受信号、又有哪些自噬蛋白去执行等很多问题都还在等待进一步解答中。
关于传递自噬信号的通路目前比较肯定的有:
抑制类
1)Class I PI3K pathway (PI——phosphatidylinositol,磷脂酰肌醇)
与IRS (Insulin receptor substrate) 结合,接受胰岛素受体传来的信号(血糖水平高抑制自噬)
详细介绍参见:
维基百科 cuturl('http://en.wikipedia.org/wiki/Phosphoinositide_3-kinase')
cuturl('http://www.sigmaaldrich.com/life-science/cell-biology/learning-center/pathfinder/pathway-maps/pi3k-signaling.html')
2)mTOR pathway(mammalian target of rapamycin)
mTOR在人类中的同源基因是FRAP1(FK506 binding protein 12-rapamycin associated protein 1),是一个丝/苏氨酸蛋白激酶。能接受多种上游信号,如Class I PI3K、IGF-1/2、MAPK,能感受营养和能量的变化。
详细介绍见:
cuturl('http://en.wikipedia.org/wiki/MTOR')
激活类
1)Class III PI3K
结构上类似于Class I PI3K,但作用相反。
接受上述信号的自噬蛋白:
目前都把焦点集中在beclin 1(酵母同源物为atg6),能与多种蛋白结合,如Vps34(Class III PI3K的催化亚单位),mTOR,BCL-2和BCLXL蛋白等,更多介绍请参阅OMIM:cuturl('http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/dispomim.cgi?id=604378') 。
在【动态版】cuturl('http://www.dxy.cn/bbs/post/view?bid=154&id=14115812&sty=1') 中介绍了日本科学家最新的发现:beclin-1有可能成为人工干预自噬活性的靶点。
需注意的是,beclin-1是一个多功能蛋白,除了接受自噬信号,它还可以接受很多其它的信号对自噬进行调节,越来越多的证据表明,beclin-1可能是自噬的“守门人”。
自噬体的发生:
目前认为,自噬体的膜不是直接来源于高尔基体或内质网,而是在胞浆中重新生成的,但具体的机制尚不清楚。
当beclin-1被活化后,胞浆中先形成很多个membrane source(自噬体膜发生中心),在它们不断扩展的过程中(phagophore到autolysosome),VMP1蛋白由内质网和高尔基体转位到自噬体膜上(VMP1又叫TMEM49,已知唯一与自噬有关的跨膜 蛋白),同时,MAP1-LC3由胞浆型(即LC3-I)转位到自噬体膜(即LC3-II),LC3这一转变过程可被Western Blot和荧光显微镜检测到,现已成为监测自噬体形成的推荐方法。
(更新中。。。)作者: NBA 时间: 2016-4-14 11:19
自噬与细胞死亡的关系:
有必要说明一下的是,细胞死亡是一个非常复杂的过程,为了研究方便,需进行分类,但我们思考时不要局限于这些 人为的 分类,而应注重于现象本身来研究其背后的机制。
一直以来人们从不同角度、用不同方法来观察细胞的死亡,并把细胞的死亡方式分为2类:坏死和凋亡,因为两者有着明显的区别,其中最主要的区别之一就是细胞膜的通透性——坏死细胞的细胞膜丧失了完整性,内容物被释放出来,染料可自由进入细胞,而凋亡细胞保持完整,无内容物释放,染料也被排斥。很多实验亦根据这一原理来设计以区分坏死和凋亡,这将在后面一一介绍,如同刚刚说明的那样,这些实验只能说明细胞膜的通透性(必要条件,不是充分必要条件),而不能用来证实坏死细胞或凋亡细胞。
一般认为坏死是被动的,不可控的,而凋亡是主动的,可控的。为了强调这一点,凋亡被定义为程序性细胞死亡(program cell death,PCD)。但无论是坏死还是凋亡,都是一个过程,是需要时间的(尤其是凋亡,从启动到完成,细胞要执行很多反应),而且细胞死亡后都有“尸体”。
在研究自噬与凋亡的关系时,人们发现细胞死亡前胞浆中存在大量的自噬体或自噬溶酶体,但这样的细胞缺乏凋亡的典型特点,如核固缩(pyknosis), 核破裂(karyorhexis)、细胞皱缩(shrinkage)、没有凋亡小体的形成等,被称为自噬样细胞死亡(autophagic cell death,ACD),它是一种新的细胞程序性死亡,为了与凋亡区别,被命名为Type II cell death,相应的,凋亡为Type I cell death,坏死为Type III cell death。
尽管这样,但对于自噬是否是细胞死亡的直接原因目前还存在很大的争议。到底是Cell death by autophagy(自噬引起死亡)还是Cell death with autophagy(死亡时有自噬发生,但不是直接原因)?
对此,自噬研究领域“大牛”级专家Levine Beth在一篇nature的Review中表达了自己的观点。
由于在形态学上2者无明显区别,但通过阻断自噬,观察细胞的结局可区分开来:Cell death by autophagy细胞存活,而Cell death with autophagy细胞死亡。
Autophagic cell death: the story of a misnomer.pdf
(更新中。。。)作者: NBA 时间: 2016-4-14 11:26
自噬与肿瘤的关系:
与凋亡(在肿瘤细胞中一般都存在缺限)不同,自噬是被优先保留的。无论是肿瘤细胞还是正常细胞,保持一种基础、低水平的自噬活性是至关重要的。因为细胞中随时产生的“垃圾”(破损或衰老的细胞器、长寿命蛋白质、错误合成或折叠错误的蛋白质等等)都需要及时清除,而这主要靠自噬来完成,因此, 自噬具有维持细胞自稳的功能 ;如果将自噬相关基因突变失活,如神经元会发生大量聚集蛋白,并出现神经元退化。同时,自噬的产物,如氨基酸、脂肪酸等小分子物质又可为细胞提供一定的能量和合成底物,可以说, 自噬就是一个“备用仓库” 。如Atg-5缺陷的小鼠在出生后喝上第一口奶之前就会饿死。更重要的是,自噬活性可在代谢应激(饥饿、生长因子缺乏、射线、化疗等)时大大增强
,表现为胞浆中迅速涌现大量自噬体,这一现象被称为“自噬潮”(autophagic flux),广泛用于自噬形成的监测。自噬潮为细胞度过危机提供了紧急的营养和能量支持,有利于细胞的存活。
鉴于自噬的上述作用,自噬可为肿瘤细胞带来几大好处:
1)肿瘤细胞本身就具有高代谢的特点,对营养和能量的需求比正常细胞更高,但肿瘤微环境往往不能如意,如肿瘤发生初始期到血管发生之前、肿瘤长大发生血管崩塌时、肿瘤细胞脱离原发灶游走时等都会出现营养不足或供应中断,而此时提高自噬活性可以有助于度过这一危机。
2)当化疗、放疗后,肿瘤细胞会产生大量的破损细胞器、损坏的蛋白质等有害成分,而此时提高自噬活性可及时清除这些有害物质,并提供应急的底物和能量为修复受损DNA赢得时间和条件。
由于自噬减少了肿瘤细胞在代谢应激时发生坏死的机会,而对于肿瘤细胞群体而言,需要一部分细胞发生坏死,以引发适度的炎症(有利于血管的长入、吸引免疫细胞分泌生长因子等)。研究发现,很多类型的肿瘤在代谢应激时会“组成性”活化PI3K信号以抑制自噬(由于凋亡通路已受阻,抑制自噬会促进坏死),但具体机制尚不清楚。
参考文献:
Autophagy and toll-like receptors:A new link in cancer cells.pdf
Autophagy fights disease through cellular self-digestion.pdf
Role and regulation of autophagy in cancer.pdf
Role of autophagy in cancer.pdf
Autophagy and Cell Death: No Longer at Odds.pdf
Autophagy and cancer: Dynamism of the metabolism of tumor cells and tissues.pdf
(更新中。。。)作者: NBA 时间: 2016-4-14 11:27
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自噬的研究方法:
正常培养的细胞自噬活性很低,不适于观察,因此,必须对自噬进行人工干预和调节,经报道的工具药有:
(一)自噬诱导剂
1)Bredeldin A / Thapsigargin / Tunicamycin :模拟内质网应激
2)Carbamazepine/ L-690,330/ Lithium Chloride(氯化锂):IMPase 抑制剂 (即Inositol monophosphatase,肌醇单磷酸酶)
3)Earle's平衡盐溶液:制造饥饿
4)N-Acetyl-D-sphingosine(C2 -ceramide):Class I PI3K Pathway抑制剂
5)Rapamycin:mTOR抑制剂
6)Xestospongin B/C:IP3 R阻滞剂
(二)自噬抑制剂
1)3-Methyladenine(3-MA):(Class III PI3K) hVps34 抑制剂
2)Bafilomycin A1:质子泵抑制剂
3)Hydroxychloroquine(羟氯喹):Lysosomal lumen alkalizer(溶酶体腔碱化剂)
除了选用上述工具药外,一般还需结合遗传学技术对自噬相关基因进行干预:包括反义RNA干扰技术(Knockdown)、突变株筛选、外源基因导入等。
细胞经诱导或抑制后,需对自噬过程进行观察和检测,常用的策略和技术有:
1)观察自噬体的形成
由于自噬体属于亚细胞结构,普通光镜下看不到,因此,直接观察自噬体需在透射电镜下。Phagophore的特征为:新月状或杯状,双层或多层膜,有包绕胞浆成分的趋势。自噬体(AV1)的特征为:双层或多层膜的液泡状结构,内含胞浆成分,如线粒体、内质网、核糖体等。自噬溶酶体(AV2)的特征为:单层膜,胞浆成分已降解。(autophagic vacuole,AV)
2)在荧光显微镜下采用GFP-LC3融合蛋白来示踪自噬形成:
由于电镜耗时长,不利于监测(Monitoring)自噬形成,人们利用LC3在自噬形成过程中发生聚集的现象开发出了此技术。无自噬时,GFP-LC3融合蛋白弥散在胞浆中;自噬形成时,GFP-LC3融合蛋白转位至自噬体膜,在荧光显微镜下形成多个明亮的绿色荧光斑点,一个斑点相当于一个自噬体,可以通过计数来评价自噬活性的高低。
3)利用Western Blot检测LC3-II/I比值的变化以评价自噬形成:
自噬形成时,胞浆型LC3(即LC3-I)会酶解掉一小段多肽,转变为(自噬体)膜型(即LC3-II),因此,LC3-II/I比值的大小可估计自噬水平的高低。
(Note:LC3抗体对LC3-II有更高的亲和力,会造成假阳性。方法2和3需结合使用,同时需考虑溶酶体活性的影响。)
4)检测长寿蛋白的批量降解:非特异
5)MDC(Monodansylcadaverine,单丹磺酰尸胺)染色:包括自噬体,所有酸性液泡都被染色,故属于非特异性的。
6)CellTrackerTM Green染色:主要用于双染色,但其能染所有的液泡,故也属于非特异性的。
在研究自噬相关蛋白时,需对其进行定位。由于自噬体与溶酶体、线粒体、内质网、高尔基体关系密切,为了区别,常用到一些示踪蛋白在荧光显微镜下来共定位:
Lamp-2:溶酶体膜蛋白,可用于监测自噬体与溶酶体融合。
LysoTrackerTM 探针:有红或蓝色可选,显示所有酸性液泡。
pDsRed2-mito:载体,转染后表达一个融合蛋白(红色荧光蛋白+线粒体基质定位信号),可用来检测线粒体被自噬掉的程度(Mitophagy)。
MitoTraker探针:特异性显示活的线粒体,荧光在经过固定后还能保留。
Hsp60:定位与线粒体基质,细胞死亡时不会被释放。
Calreticulin(钙网织蛋白):内质网腔
【Note:这些蛋白均为胞浆蛋白,爬片或胰酶消化的细胞在做免疫荧光前需先透膜(permeablize),可采用0.1%SDS处理】
自噬与细胞死亡经常需一起考虑,下面介绍一些检测细胞死亡的方法:
(1)△ψm dissipation(线粒体跨膜电位的消失):TMRM发红色荧光,DiOC6 (3)发绿色荧光。
(2)Phosphatidylserine Externalization(磷脂酰丝氨酸外翻):Annexin V-FITC(绿色)染细胞膜,(3)检测线粒体产生的ROS:无荧光的HE(hydroethidine,氢化乙啶)可被ROS氧化为EthBr(ethidium bromide,溴乙啡啶),发红色荧光。NAO(nonyl acridine orange,烷化吖啶橙,可发荧光)能与非氧化的cardiolipin(心磷脂,可被ROS氧化)反应而失去荧光。
(4)线粒体IMS蛋白的释放:AIF,细胞色素c,分别用荧光二抗染色。
(5)Capase 3a 染色:用荧光二抗染色,胞浆弥散分布。
(6)细胞膜完整性检测:DAPI(蓝色)、Hoechst 33342或PI(红色)染核。胞膜完整的细胞(活细胞和早中期凋亡细胞)排斥,可联用annexin V。
【如何用实验区分Cell death by autophagy和Cell death with autophagy】
第一步:利用上述方法证实细胞死亡
第二步:证实细胞死亡前发生了自噬
第三步:在形态学上区别开“自噬样死亡”与凋亡
第四步:利用遗传学手段(反义RNA干扰Knockdown掉Atg基因或hVps34)或工具药抑制自噬
第五步:细胞存活则为Cell death by autophagy,反之,细胞死亡则为Cell death with autophagy。
参考文献:
Methods for Assessing Autophagy and Autophagic Cell Death.pdf
Cytosolic LC3 Ratio as a Sensitive Index of Macroautophagy in Isolated Rat Hepatocytes and H4-II-E Cells.pdf
(更新中。。。)作者: 911 时间: 2016-4-14 11:29
很受益,也在从事相关研究,关于自噬的检测目前倾向于流量的评价,下面这篇文章相信是搞自噬的必读文献了:
Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy in higher eukaryotes,Autophagy 4:2, 151-175; 16 February 2008
链接:
cuturl('http://d.namipan.com/d/a6c81bbd37bc69c46a3494e2a691336d6852d07b34a61400')作者: hdmi 时间: 2016-4-14 11:30
楼主介绍的还挺详细,我现在也在做细胞自噬的课题,方法简单,但是要有效果也不容易。介绍一篇检测真核细胞细胞自噬的指导性文章,Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy in higher eukaryotes,Autophagy 4:2, 151-175; 16 February 2008。这是200多位细胞自噬的专家署名的文章,对检测细胞自噬绝对有用。而且这几年文章发展看来,想证明细胞自噬越来越难,需要的实验越来越多。作者: NBA 时间: 2016-4-14 11:48
cuturl('http://www.nibs.ac.cn/?act=view&id=2081')
2009年4月08日,我所张宏实验室在《Autophagy》杂志上在线发表题为“Selective autophagic degradation of maternally-derived germline P granule components in somatic cells in C. elegans ”的文章。
2009年4月08日,我所张宏实验室在《Autophagy》杂志上在线发表题为“Selective autophagic degradation of maternally-derived germline P granule components in somatic cells in C. elegans ”的文章。
该文章指出在早期胚胎分裂过程中,残留在体细胞胞质中的有聚集倾向的P颗粒成分PGL-1和PGL-3通过自体吞噬作用被清除掉。包括VPS-34/BEC-1复合体在内的自体吞噬相关蛋白失去功能后会导致体细胞中PGL-1和PGL-3聚集形成PGL颗粒。这种PGL颗粒的形成是由SEPA-1介导的。这种自体吞噬介导的选择性降解蛋白聚合体在线虫发育过程中有重要的生理作用。
赵玉为该文章的第一作者,论文的其他作者还有本所的田娥。张宏博士为本文的通讯作者。该项研究由科技部863项目资助,在北京生命科学研究所完成作者: ilovegaga 时间: 2016-4-14 14:21
Autophagy enhances the presentation of endogenous viral antigens on MHC class I molecules during HSV-1 infection
NATURE IMMUNOLOGY ,2009,March
作者推测包裹HSV的自噬体膜来源于核膜
Figure 1. HSV-1 induces the formation of autophagosome-like structures
from the nuclear envelopes of infected macrophages.
一般EBSS处理3个小时就可以了,不过好像和细胞类型有关,有的细胞可能需要较长的时间,我的推测可能是因为各个细胞的自噬水平不一样的,还要自己摸条件。一般LC3抗体对LC3II型特异性较高,所以会出现两条带,LC3检测不是只看I型和II型,而是看两者比值的变化情况。检测细胞自噬应该多种方法一起检测,推荐用透射电镜观察,最直观可靠。作者: NBA 时间: 2016-4-14 14:29
自噬相关基因(autophagy associated gene, ATG):在自噬过程中到底有哪些蛋白的参与,即自噬相关蛋白的鉴定是目前自噬研究主要的任务。由于自噬研究的历史关系,很多基因在酵母和哺乳动物中有不同的命名。
在cuturl('http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=eurekah.table.24964')中介绍了一些较早发现的自噬相关基因,下面列出几个新近发现的:
1)bif-1(又叫Endophilin B1) 和 UVRAG(ultraviolet irradiation resistance-associated gene)
相关文章:Bif-1 interacts with Beclin 1 through UVRAG and regulates autophagy and tumorigenesis.pdf
cuturl('http://www.namipan.com/d/75c245aa6c8cf8644c33bcf86e8c6ef8add3da69469e0e00')
2)VMP1 (Vacuole membrane protein 1)
相关文章:The Pancreatitis-induced Vacuole Membrane Protein 1 Triggers Autophagy in Mammalian Cells.pdf
cuturl('http://www.namipan.com/d/a4a74e47a1d515089558fe39db2177ff931ee8114a611e00')
3)DRAM (damage-regulated autophagy modulator)
相关文章:DRAM, a p53-Induced Modulator of Autophagy, Is Critical for Apoptosis.pdf
cuturl('http://www.namipan.com/d/69fee934467a3fc4b9a70b88c9292160a631c78f42111300')
4)TP53INP2 (Tumour Protein 53 Induced Nuclear Protein 2)
相关文章:The TP53INP2 Protein Is Required for Autophagy in Mammalian Cells.pdf
cuturl('http://www.namipan.com/d/40e5d3a2f6a0ec5fce4dc91c32880ae293201a582cf33500')
(由于不断有新的ATG蛋白被鉴定出来,本帖将不定期更新)
......
Biofish站友,一直在关注autophagy. 您的这个讨论做得很好。看到下面的这篇文章我很感兴趣,但链接提示已不在,可再上传否?谢谢。
Autophagy and toll-like receptors:A new link in cancer cells.pdf作者: 箭头儿 时间: 2016-4-14 14:37
我看了篇文献,是Sao-2 TetOn P53-inducible的细胞。就是指细胞中如果在平常状态下是没有这种基因,但用doxycycline(Dox)土霉素进行诱导后就有基因表达了,是国外用的很多的一种类型的细胞,好像国内的实验室周围用的不多。DRAM, a p53-Induced Modulator of Autophagy, Is Critical for Apoptosis。我说的细胞就是在这篇文章当中使用的。本人主要研究DRAM,如果有类似研究目标的同仁可以PM后共同进步。作者: 8s5g 时间: 2016-4-14 14:37
Cell death by autophagy细胞存活,Cell death with autophagy细胞死亡这一概念提出,为细胞死亡方式多样性增加新证据。我坚信细胞死亡归宿是多样的,正如人死亡并非单一方式,可死于战争、疾病、意外等一样。作者: vvmmoy 时间: 2016-4-14 14:41
自噬体的发生过程
根据酵母自噬体的发生过程可分为:
① 自噬的诱导,雷帕霉素作用的靶位点(Target ofrapamycin,TOR)是氨基酸、ATP和激素的感受器,它在调节细胞生长和自噬的发生过程有重要作用。与bcl一2作用的蛋白beclin一1可以促进缺乏自噬作用的酵母细胞巾的自噬作用;此外,GDP结合的G蛋白亚基Gai3是自噬的活化因子,高浓度cAMP也会诱导自噬的发生。
② 自噬体的形成,在酵母中发现臼噬体的形成依赖于两个泛素样结合系统一Apgl2一Apg5和Apg8系统。这种蛋F{系统的高度保守性已被实验证明,在人类发现的自噬基因有Beclin 1hApg5、hApgl2。
③ 自噬体的运输、融合,Rho家族涉及细胞骨架,与自噬体的运输有关。内噬体的融合机制与SNARE蛋白Vam3、Vam7、Vti1、SecI9等密切相关。Atg7p通过Atg2p附着于微管,Aut2p还 导管素Tublp、Tub2p相互作用,以完成自噬体向溶酶体的运输。④ 自噬体的裂解,在此起重要作用的有Atgl 5和Atg22。Atgl 5通过多囊泡小体途径向小囊泡转运,这种蛋白最终起着脂肪酶相似的作片j。与Atgl5相比,Atg22是一种囊泡内膜蛋内,其只对自噬体降解起作用。作者: 8princess8 时间: 2016-4-14 14:43
自噬的调控机制
1 依赖mTOR(mammalian target of rapamyein)途径的自噬
mTOR作为氨基酸、ATP、生长因子、胰岛素等的感受器,对细胞生长具有重要调节作用,抑制自噬的发生,发挥“门卫(gatekeeper)”作用。mTOR的上下游信号转导途径较为复杂,mrI'oR上游通路:胰岛素、生长因子(胰岛素样生长因子,血小板源性生长因子和表皮生长因子等)合于跨膜胰岛素受体或酪氨酸激酶受体(IR,RTK)后,激活I型磷脂酰肌醇三磷酸激酶(Class I PI3K),使PIP被磷酸化为PIP3,PIP3结合于Akt/PKB和它的活化分子PDK1;mTOR下游通路:mTOR活性抑制时,促进自噬体形成,在酵母中是通过Atgl和Atgl3去磷酸化而促进下游自噬信号,在人类中的机制尚不明了。
2 不依赖mTOR途径的自噬
经典的自噬抑制剂3一甲基腺嘌呤(3-MA)通过抑制Class11IPI3K(hVps30)的活性抑制自噬形成,siRNA导致ClassIllPI3K活性的下降大大减少了细胞中自噬的发生,因为Class I PI3K的产物PI3P是自噬抑制信号,Class111PI3K的产物PIP为激活信号,另外抑癌基因PTEN可以水PI3P,所以它也是一个促自噬因子。此外,Atg6的哺乳动物同源体beclinl和抑癌基因VRAG作为自噬正调控子,抗凋亡因子bcl-2作为自噬负调控子共同参与组成Class 111PI3复合物调控自噬。GTP结合的G蛋白亚基God3是自噬的抑制因子,而GDP结合的God3蛋白则是自噬的活化因子。GAIP(G alpha interacting protein)作为RGS(regulators of G—protein signaling)家族成员之一,通过God3蛋白加速GTP的水解,促进自噬的发生。另外死亡相关蛋白激酶(death.associated protein kinase,DAPK)和DAPK相关蛋白激酶(DAPK.related protein kinase·1,DRP一1)在肿瘤细胞中也可诱导自噬。还有实验发现胰岛素,氨基酸等通过激活p38MAPK(p38a)而抑制自噬,且不依赖于mTOR途径 。PKA、casein激酶II、MAP激酶、calcium途径也存在于自噬过程错综复杂的调控网络中,但其机制还不甚清楚。作者: 8princess8 时间: 2016-4-14 14:44
呵呵,多谢版主提醒呀!
【补充参考文献】自噬的调控机制
1.朱伦,陈增良.mTOR的结构与功能[J].国际病理科学与临床
杂志,2006,26(1):31-34.
ZHU Lun,CHEN Zeng—liang.Structure and function of mammali·
an target of rapamycin[J].Int Pathol Clin Med,2006,26(1):31-34.
2.Guertin D A ,Sabatini D M.An expanding role for mTOR in cancer
[J].Trends Mol Med,2005,ll(8):353-361.
3.Meijer A j.Codngno P.Signalling and autophagy regulation in
health,aging and disease[J].Mol Aspects Med,2006,27(5-6):4l1-425.
4.Ng G,Huang J.The Significance of autophagy in cancer[J].Mol
Carcinog,2005,43(4):183—187.作者: 66+77 时间: 2016-4-14 14:44
了解的就写上,大家探讨。
结构上的区别在于LC3-I在激活后,C端被剪切C从而形成LC3-II。
基础水平下,LC3-I表达,我已发表的大鼠脑内和现在准备发表的肿瘤细胞中都有基础性表达,所以,在基础情况下就存在于细胞中。我最近文章的共聚焦显微镜结果表明,基础水平下,LC3多数分布于自噬体上,小部分分布于溶酶体中。而一些刺激过后,则相反。
文章如果贴上来的话,可能有版权问题,请各位要参考的请自己下载,或者短信我。
1. p53 mediates mitochondria dysfunction-triggered autophagy activation
and cell death in rat striatum.[Autophagy 5:3, 339-350; 1 April 2009]
2. Down-Regulation of Bcl-2 Enhances Autophagy Activation and Cell Death Induced by Mitochondrial Dysfunction in Rat Striatum.Journal of Neuroscience Research 87:3600–3610 (2009)作者: bbc 时间: 2016-4-14 15:57
你说的是CQ么?因为CQ blocked the degradation/fusion of lysosome. so the LC3 II can not be degraded. When you do the LC3 flux analysis, CQ is used as synthesis control. 你说的阳性不是autophagic activity阳性,应该是LC3II增加(LC3II增加可不见得是阳性哦)作者: fei1226com 时间: 2016-4-14 16:09
细胞自噬作用是真核细胞中一种高度保守的降解过程。在这一过程中,细胞质中的内含物包括蛋白聚合体以及组织、器官等会被一个双层膜结构的囊泡包裹,这个囊泡叫做自噬小体,自噬小体形成后即被运送到液泡或溶酶体中被降解,其中的物质被循环利用。这一过程可以协助细胞在各种压力胁迫状态下得到缓解。
2010年6月11日,北京生命科学研究所张宏实验室在Cell杂志上以Featured Article形式发表题为“C. elegans screen identifies autophagy genes specific to multicellular organisms.”的文章。
对于细胞自噬作用分子机制的了解几乎都来源于对酵母的研究。但是我们对于真核高等生物中特异的重要自噬组分却知之甚少。本文中,我们利用线虫作为模式生物进行遗传筛选,得到了4个多细胞动物特异的自噬基因,分别命名为epg-2, -3, -4, -5 (ectopic PGL granules)。epg-2编码线虫特异的蛋白,epg-3, -4, -5编码的蛋白在哺乳动物中很保守,但在酵母中却没有。遗传分析证明这四个基因分别作用于自噬作用的不同步骤。 EPG-2调控PGL颗粒被自噬小体的特异识别和运输, 而哺乳动物中的同源基因EPG-3/VMP1, EPG-4/EI24, EPG-5/mEPG5也被证实参与饥饿诱导的自噬作用。VMP1是通过控制Ω小体的形成时间来调控自噬小体的形成。EI24 和 mEPG5 是形成可降解的自噬-溶酶小体所必需的。这项研究为让我们对高等生物中自噬机制有了进一步了解,自噬小体的形成需要经过诱导,延伸以及成熟的过程。我们建立了线虫这一多细胞生物的遗传研究模型,来分析自噬的通路。本文的研究提供了一个遗传学研究的平台,帮助我们理解和研究在哺乳动物细胞中基础水平的自噬作用以及选择性自噬通路。同期Cell杂志专门为该文发表了一篇题为“Autophagy shows its animal side.”的评述文章。
北京生命科学研究所博士生田烨,技术员李志鹏,清华大学的胡晚秋和NIBS博士生任海燕为该文章共同第一作者, 论文的其他作者有田娥, 赵玉, 路群,黄鑫欣,杨培国,李昕,王晓晨博士,匈牙利的Attila L. Kovács博士。清华大学的俞立博士和北京生命科学研究所的张宏博士为本文的共同通讯作者,项研究由科技部863项目资助,在北京生命科学研究所完成。
Cell DOI:10.1016/j.cell.2010.04.034
C. elegans Screen Identifies Autophagy Genes Specific to Multicellular OrganismsYe Tian, Zhipeng Li, Wanqiu Hu, Haiyan Ren, E. Tian, Yu Zhao, Qun Lu, Xinxin Huang, Peiguo Yang, Xin Li, Xiaochen Wang, Attila L. Kovács, Li Yu, Hong Zhang
The molecular understanding of autophagy has originated almost exclusively from yeast genetic studies. Little is known about essential autophagy components specific to higher eukaryotes. Here we perform genetic screens in C. elegans and identify four metazoan-specific autophagy genes, named epg-2, -3, -4, and -5. Genetic analysis reveals that epg-2, -3, -4, and -5 define discrete genetic steps of the autophagy pathway. epg-2 encodes a coiled-coil protein that functions in specific autophagic cargo recognition. Mammalian homologs of EPG-3/VMP1, EPG-4/EI24, and EPG-5/mEPG5 are essential for starvation-induced autophagy. VMP1 regulates autophagosome formation by controlling the duration of omegasomes. EI24 and mEPG5 are required for formation of degradative autolysosomes. This study establishes C. elegans as a multicellular genetic model to delineate the autophagy pathway and provides mechanistic insights into the metazoan-specific autophagic process.作者: xueyouzhang 时间: 2016-4-14 17:03
对自噬了解很少,看起来有些吃力呢。收藏了先,以后好好看!
一个小问题,请高手不吝赐教啦,我用AnnexinV/PI双染法检测到了凋亡,这有可能是autophagy么?我能不能肯定他就是type I cell death,而不是type II呢?
如果有可能是type II, 有什么可靠又实惠的方法来区分呢,谢谢!
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自噬的调控机制
1 依赖mTOR(mammalian target of rapamyein)途径的自噬
mTOR作为氨基酸、ATP、生长因子、胰岛素等的感受器,对细胞生长具有重要调节作用,抑制自噬的发生,发挥“门卫(gatekeeper)”作用。mTOR的上下游信号转导途径较为复杂,mrI'oR上游通路:胰岛素、生长因子(胰岛素样生长因子,血小板源性生长因子和表皮生长因子等)合于跨膜胰岛素受体或酪氨酸激酶受体(IR,RTK)后,激活I型磷脂酰肌醇三磷酸激酶(Class I PI3K),使PIP被磷酸化为PIP3,PIP3结合于Akt/PKB和它的活化分子PDK1;mTOR下游通路:mTOR活性抑制时,促进自噬体形成,在酵母中是通过Atgl和Atgl3去磷酸化而促进下游自噬信号,在人类中的机制尚不明了。
2 不依赖mTOR途径的自噬
经典的自噬抑制剂3一甲基腺嘌呤(3-MA)通过抑制Class11IPI3K(hVps30)的活性抑制自噬形成,siRNA导致ClassIllPI3K活性的下降大大减少了细胞中自噬的发生,因为Class I PI3K的产物PI3P是自噬抑制信号,Class111PI3K的产物PIP为激活信号,另外抑癌基因PTEN可以水PI3P,所以它也是一个促自噬因子。此外,Atg6的哺乳动物同源体beclinl和抑癌基因VRAG作为自噬正调控子,抗凋亡因子bcl-2作为自噬负调控子共同参与组成Class 111PI3复合物调控自噬。GTP结合的G蛋白亚基God3是自噬的抑制因子,而GDP结合的God3蛋白则是自噬的活化因子。GAIP(G alpha interacting protein)作为RGS(regulators of G—protein signaling)家族成员之一,通过God3蛋白加速GTP的水解,促进自噬的发生。另外死亡相关蛋白激酶(death.associated protein kinase,DAPK)和DAPK相关蛋白激酶(DAPK.related protein kinase·1,DRP一1)在肿瘤细胞中也可诱导自噬。还有实验发现胰岛素,氨基酸等通过激活p38MAPK(p38a)而抑制自噬,且不依赖于mTOR途径 。PKA、casein激酶II、MAP激酶、calcium途径也存在于自噬过程错综复杂的调控网络中,但其机制还不甚清楚。
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An important agenda for futureresearch will involve clarifying the genetic and cell-physiologic conditions thatdictate when and how autophagy enables cancer cells to survive or causes themto die.(Douglas Hanahan, Robert A.Weinberg. Hallmarks of Cancer: The Next Generation. Cell, 2011, 144: 646-674.)
未来研究的重点之一是,阐明是什么样的遗传和生理条件决定自噬何时以及怎样使得肿瘤细胞生存或死亡。
Critical issues also remain with regardto autophagy in therapeutics and diagnostics. Effective indicators orbiomarkers for autophagy activity are not currently available. Such markers areimportant to determine autophagic activity in the disease setting, particularlywhen monitoring drug effectiveness during autophagy-modulating therapy.Furthermore, the autophagy-modulating drugs currently available are notstrictly specific, and the development of more specific drugs will be required.Likewise, although the upregulation of autophagy could be theoretically beneficialfor eliminating aggregate-prone proteins, damaged mitochondria, andintracellular bacteria, how these selective autophagic pathways can bestimulated is another challenging issue. (Noboru Mizushima, Masaaki Komatsu. Autophagy:Renovation of Cells and Tissues. Cell, 2011, 147, 728-741.)
关于自噬研究的关键问题依然是其在诊断和治疗中的应用。目下尚无有效地反映自噬活性的生物标志物。反映特定疾病中自噬活性的标志物,尤其是在自噬调节治疗中监测药物有效性的标志物,尤为重要。此外,现有的自噬调节治疗并不具有严格的特异性,我们需要开发特异性更高的药物。同样,虽然自噬上调理论上有助于清除易聚集的蛋白(折叠异常的蛋白)、受损线粒体、以及胞内病原体,然而怎样激活这些选择性的自噬通路有待解决。作者: ns5fan 时间: 2016-4-15 10:25
我也是新入门的小硕,深感自噬像黑洞一样,越看越觉得复杂~~
Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy in higher eukaryotes 这个是2008年版本的
Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy这个是2012年版本的作者: 66+77 时间: 2016-4-15 10:30
想请教版主几个问题:我们在做H9C2心肌细胞低糖诱导的自噬模型,理论上自噬会在3h的时候表达量达到高峰,为什么我们做的几个时间点3h 6h 12h 24h,自噬随着饥饿时间的增加是呈递增趋势的,包括做了Beclin1也是相同的趋势,这个问题一直困扰着我,希望各位大神能给予我一些启发和帮助,谢谢啦作者: one 时间: 2016-4-15 10:43
收益匪浅,再次更新细胞自噬指南 ,仅供参考
Coming soon to a journal near you-The updated guidelines for the use and interpretation of assays for monitoringautophagy.
链接cuturl('http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25208091')作者: TAT 时间: 2016-4-15 10:43
Following synthesis, the C-terminal fragment of rat LC3 is cleaved immediately by Atg4,a cysteine protease. The cleavage yields its cytosolic form LC3-I and exposes the carboxyl terminal Gly.LC3-I is further activated by Atg7 (an E1-like enzyme),transferred to Atg3 (an E2-like enzyme), and ?nally modi?ed to a membrane-bound form, LC3-II . LC3-II is localized to autophagosomal membranes and made this protein an autophagosomal marker .LC3-II also has been identi?ed to be a phosphatidylethanolamine (PE)-conjugated form (LC3-PE) [10], like its yeast homologue Atg8 (Atg8-PE) [13]. LC3-PE is in turn delipidated by Atg4B. Recently, the solution structure of LC3-I was determined and it was divided into N- and C-terminal subdomains. The N-terminal subdomain of LC3 is essential for its binding of tubulin and microtubules, suggesting that LC3 can act as an adaptor protein between microtubules and autophagosomes.
希望对你有所帮助作者: 33号 时间: 2016-4-15 10:45
WB是定量测定。建议你看看这篇文章,对于自噬的定量、定性检测讲解的很详细。
Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring
autophagy in higher eukaryotes.作者: 3.14 时间: 2016-4-15 10:50
Guidelines for the use and interpretation ofassays for monitoring autophagy.[Autophagy. 2012
这是新的吧 2012的 好多啊 100页 都不敢开始看作者: viviwang1987 时间: 2016-4-15 10:59
各位大神,请问用EBSS饥饿做阳性对照,是宫颈癌细胞,一般需要处理几小时?处理后可以直接电镜观察吗?作者: TAT 时间: 2016-4-15 11:00
在文献中看到这一句,百思不得其解,向大家请教一下。Cells treated with chloroquineþ+epirubicin showed high levels of accumulated LC3BII protein, indicating that autophagic flux is inhibited in these cells and may at least in part contribute to the observed reduction in viability。从氯喹的抑制自噬的机理方面,我是这样理解的:氯喹破坏溶酶体的功能抑制自噬,所以LC3B-II在细胞内堆积。可是这篇文献前面检测细胞株的基础自噬水平时也提到,increased levels of LC3B-II in the presence of bafilomycin A1 indicated that epirubicin treatment induces autophagic flux。那到底LC3B-II升高是提示自噬发生了还是被抑制了?作者: gmjghh 时间: 2016-4-15 11:25