文档介绍：关于细胞自噬的相关研究成果姓名:陶宗学院:化学化工学院专业:化学学号:160106010012016年度诺贝尔生理学与医学奖刚揭晓不久,获奖者为日本科学家大隅良典(YoshinoriOhsumi),以奖励他在“细胞自噬机制方面的发现”。一、概述细胞自噬这是细胞组分降解与再利用的基本过程。“自噬”(autophagy)一词源于希腊语前缀“auto-”,意为“自我”,以及另一个希腊语单词“phagein”,意为“吞食”。因此,自噬作用的意思非常明确,那就是“自我吞噬”。“自噬”的概念由比利时科学家ChristiandeDuve在1963年溶酶体国际会议上首先提出,是指一些需降解的蛋白质和细胞器等胞浆成分被包裹,并最终运送至溶酶体降解的过程,自噬性降解产生的氨基酸和其他一些小分子物质可被再利用或产生能量。现已明确,自噬的主要功能之一实际上是在细胞受到应激性的死亡威胁时保持细胞的存活,这是真核细胞维持稳态、实现更新的一种重要的进化保守机制。虽然广义上的自噬包括巨自噬(macroautophagy)、微自噬(microautophagy)和分子伴侣介导的自噬(chapeon-mediatedautophagy)三种类型,通常所说的自噬即指巨自噬,也是目前研究最多的。对这一过程开展研究非常困难,这也就意味着我们对其知之甚少。直到上世纪1990年代,在经过一系列出色的实验之后,日本科学家大隅良典利用面包酵母找到了与自噬作用有关的关键基因。随后他开始致力于阐明酵母菌体内自噬作用的背后机制,并发现与之相似的复杂过程也同样存在于我们人类的细胞内。大隅良典的研究更新了我们关于细胞物质循环的旧有观点,他的研究开启了理解自噬作用在许多生理过程中关键作用的崭新道路,如生物体对于饥饿的适应或者机体对于感染的反应。自噬基因的突变会导致疾病的发生,自噬作用机制在一些类型的疾病,如癌症和神经疾病等病症中也发挥了作用。我们人体的细胞内部拥有很多不同功能的细胞器,而溶酶体只是其中的一种,其内部含有能够消化自身细胞器的特殊酶。在细胞体内还能观察到大量存在的,被称作“吞噬小体”的特殊囊体。随着吞噬小体的形成,它会不断包裹细胞内部物质,如那些受损的蛋白质和其他细胞器。最后,这些小体会与溶酶体相结合,这一机制为细胞提供了营养与物质更新的途径。 20世纪70年代至80年代,研究人员主要专注于研究另一套用来降解蛋白质的系统,即“蛋白酶体”(proteasome)。在该研究领域,阿龙-切哈诺沃(AaronCiechanover)、阿夫拉姆-赫什科(AvramHershko)和美国科学家欧文-罗斯(IrwinRose)被授予2004年诺贝尔化学奖,以表彰他们在泛素调节的蛋白质降解研究领域中的卓越成就。蛋白酶体虽然能有效地逐步降解蛋白质,但该机制仍未能解释细胞是如何消除大型蛋白质复合物和受损的细胞器。二、细胞自噬的研究方法目前,人们对自噬的检测主要包括基于检测自噬体的直接(观察自噬体的形态)和间接(检测自噬体表面蛋白标记)的方法以及基于自噬性降解原理设计的一些方法。除此之外,还可通过对自噬通路的调控来全面评价自噬功能对细胞行为或机体功能的影响,如自噬抑制或激活剂、自噬相关基因的敲除及沉默等。近年来,一些自噬基因缺陷的动物模型及体内自噬活性分析方法的建立使得自噬研究设计更为合理、结果更具有说服力。需要特别指出的是,在有些文献上能看到通过一些荧光染料(如lysotracker、monodansylcadaverine、acridineorange)标记的方法检测溶酶体的数量和活力来反映自噬,目前认为这种方法缺乏特异性,不能够代表自噬的出现。此外,还有检测一些自噬相关蛋白(如Beclin-1、Atg5)的mRNA及蛋白质水平表达的方法,实际上,这也不能够反映自噬的激活,因为在自噬过程中,这些蛋白的激活表现在其翻译后的修饰以及蛋白间的相互作用,,避免盲从。(一)自噬性结构的电镜下形态学观察——自噬检测的金标准透射电子显微镜是观察自噬现象的最直接、最经典的方法。电镜检测自噬主要是基于辨认自噬体结构,半个世纪前科学家就借助电镜最先观察到了自噬体结构。自噬体通常是双层膜结构包含着未消化的胞浆成分或细胞器(如线粒体、内质网片段),并未与溶酶体融合。电镜下自噬体内容物的形态和电子密度与胞浆中的一致,因此容易识别。自噬体融合成自噬溶酶体后,则变成单层膜结构,其中含有降解不同阶段的胞浆成分。一般来说,降解的物质电子密度会增加,形成黑色颗粒状或不定形的聚集,因此也能够辨认[1-2]。只是对于晚期自噬溶酶体无法识别内容物质的来源。在实际操作的时候,如没有特殊的标记是难以区分自噬体、自噬内涵体和自噬溶酶体等不同成熟阶段结构的,因此,只能根据其内容物的