自噬及其研究方法

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自噬荧光研究方法及具体步骤

自噬荧光研究方法及具体步骤

自噬荧光研究方法及具体步骤自噬(Autophagy)一词来源于古希腊语,是“auto”(自我)与“phagein”(吞噬)的结合。

自噬发生在细胞内,是一个吞噬自身细胞质蛋白或细胞器,使其包被进入双层膜囊泡(自噬体),进而与溶酶体融合形成自噬溶酶体,降解其所包裹的内容物的过程,自噬的意义在于实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更新。

在自噬过程中,自噬体的形成是关键,其直径平均500nm,囊泡内包裹胞质成分和某些细胞器如线粒体、内吞体、过氧化物酶体等。

与其他细胞器相比,自噬体的半衰期很短,只有8min 左右,说明自噬是细胞对于环境变化的有效反应。

细胞质中的线粒体等细胞器首先被囊泡所包被,这种囊泡主要来自于内质网和高尔基体;囊泡最终形成双层膜结构,即自噬体(autophagosome);自吞噬体与胞内体融合形成中间自体吞噬泡,最终自体吞噬泡的外膜与溶酶体融合形成自噬溶酶体(autolysosome),由溶酶体内的酶降解自体吞噬泡中的内容物和内膜。

自噬观察检测方法:1.透射电镜下直接观察自噬体Phagophore 的特征为:新月状或杯状,双层或多层膜;自噬体的特征为: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;自噬溶酶体的特征为:单层膜,胞浆成分已降解。

2.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过程中,胞浆型LC3(LC3-I)会酶解掉一段多肽,转变为膜型LC3 (LC3-II)。

故而LC3-II/LC3-I 比值的大小可估计自噬水平的高低。

3.在荧光显微镜下采用GFP-LC3 融合蛋白来示踪自噬形成无自噬时,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。

单荧光检测系统该系统通过外源表达系统在宿主细胞中过表达GFP-LC3B 融合蛋白。

细胞自噬的基础知识与研究进展

细胞自噬的基础知识与研究进展

细胞自噬的基础知识与研究进展细胞自噬(autophagy)是指细胞自身分解和回收废弃物质的一种过程,具有维持细胞内环境平衡、细胞生长、代谢和身体适应力等方面的重要作用。

它是细胞生物学领域中的一大研究热点,得到了广泛关注。

一、细胞自噬的三种类型细胞自噬分为三种类型:微型自噬(microautophagy)、宏型自噬(macroautophagy)和小体自噬(chaperone-mediated autophagy,CMA)。

其中,微型自噬与宏型自噬是非选择性自噬,而小体自噬则是选择性自噬。

微型自噬是指细胞通过直接将废物分解成小的空泡来完成清除废物的过程。

宏型自噬则是通过将废物包裹进一个由双层膜组成的泡膜内,使其与溶酶体融合、分解的过程。

而小体自噬则是通过由Hsc70蛋白、LAMP-2A和HSP90组成的复合物来识别、捕获并分解特定蛋白质的过程。

二、细胞自噬的生化机制细胞自噬不仅涉及大量的细胞生物学蛋白质,还涉及到一些细胞内化学物质。

自噬的基本过程首先涉及由Atg(autophagy-related gene)基因编码的多种蛋白质在细胞内的调节作用。

这些蛋白质可以调节自噬与外环境的联系,以及与涉及的细胞运输相关的分解系统的作用。

细胞自噬的开始通常是由Atg1和Atg13等蛋白复合体的存在调节的,这些蛋白质作为自噬衍生的起点,启动成为自我糖化的起点。

蛋白复合体说大多是保存在细胞滋生蛋白(ER)突出物内或腺苷酸酰化酶(mTOR)等控制细胞自我代谢的重要酶中。

细胞自噬的早期主要涉及细胞内与mTOR有关的信号转导通路和PtdIns3K(磷脂酰肌醇3-激酶)通路。

其中,mTOR通路通过进一步活化Ras相关蛋白、主导蛋白(PKB或AKT)等蛋白的更多生物活性,使得下游的Atg1和Atg13蛋白被阻止,从而抑制细胞自噬的过程。

而PtdIns3K通路则是自噬开始的关键,它通过生成PtdIns3P(磷脂酰肌醇3-磷酸)在细胞的自噬小泡形成中发挥了作用。

自噬研究指南第四版

自噬研究指南第四版

自噬研究指南第四版引言自噬作为一种维持细胞稳态的重要机制,近年来受到了广泛的研究关注。

本文将介绍自噬的定义、调控机制、功能以及在疾病中的作用,希望能为自噬研究工作者提供指导和参考。

一、自噬的定义自噬是一种细胞通过溶酶体降解细胞内垃圾和损伤的细胞器来维持细胞稳态的过程。

自噬是一种高度保守的进化机制,在真核生物中普遍存在。

二、自噬的调控机制自噬的调控机制非常复杂,包括信号通路的激活、自噬体的形成和自噬体的降解等多个步骤。

目前已经发现了一系列关键蛋白质,如mTOR、ULK1和Beclin 1等,它们参与了自噬信号的传导和自噬体的形成。

三、自噬的功能自噬在维持细胞的能量代谢平衡、清除细胞内有害物质和维持细胞器的稳态等方面起着重要作用。

自噬还参与了细胞凋亡、免疫应答和发育等生物学过程。

四、自噬在疾病中的作用近年来的研究发现,自噬与多种疾病的发生发展密切相关。

例如,自噬在肿瘤、神经退行性疾病和心血管疾病中扮演重要角色。

因此,深入了解自噬在疾病中的作用机制对于疾病的预防和治疗具有重要意义。

五、自噬研究方法在自噬研究中,常用的方法包括免疫印迹、荧光染色、转基因动物模型和基因敲除技术等。

这些方法可以帮助研究人员揭示自噬的分子机制以及自噬在疾病中的作用。

六、自噬的前景自噬作为一个重要的细胞生物学过程,在疾病治疗和药物开发中具有潜在的应用前景。

通过干预自噬过程,可能可以开发出新的治疗策略,为各种疾病的治疗带来新的希望。

结论自噬是一种维持细胞稳态的重要机制,其调控机制复杂多样,功能广泛且多样化。

自噬在疾病的发生发展中扮演着重要角色,因此深入研究自噬的分子机制和功能对于疾病治疗具有重要意义。

希望本文能为自噬研究工作者提供指导和参考,推动自噬研究的进一步发展。

生物学中的细胞自噬研究

生物学中的细胞自噬研究

生物学中的细胞自噬研究细胞自噬是指细胞通过调节内部的分解机制来消化自身的部分成分。

生物学家发现,细胞自噬是一种十分重要的细胞过程,能够掌控生物体内部的营养平衡,帮助生物体应对环境的变化。

本文将探讨细胞自噬的秘密,以及其在人类健康中的作用。

一、什么是细胞自噬细胞自噬是细胞内部一种特殊的生物化学过程,其目的是将细胞中废物或老化组织进行分解和再利用。

细胞自噬通过吞噬、分解和重新利用完整或部分细胞成分的方式,来实现身体细胞内部新陈代谢的一种途径,从而解决细胞功能紊乱、蛋白质代谢及其他糖脂代谢相关的问题。

二、细胞自噬的种类虽然细胞自噬是一个统一的过程,但是细胞自噬还包括几个不同的类型,这些类型取决于吞噬的目标物和桥梁分子的类型。

其中最常见的类型是微粒体自噬和内质网自噬。

三、细胞自噬的机制细胞自噬的具体过程可以分为四个阶段: 诱导、吞噬、成囊和降解。

诱导阶段是通过信号通路引发的,如:减少ATP浓度、增加钙离子浓度、蛋白质过剩以及肿瘤抑制因子的表达等,常常被认为是刺激细胞自噬产生的主要动力源。

吞噬阶段是细胞自噬的另一个关键步骤,此时细胞膜中一段膜质液滴器会包裹细胞内部的目标物,然后通过与细胞膜溶酶体的融合,将吞噬后的物质封装到成囊中。

成囊阶段是指吞噬的物质经过多次酶反应,转化为小颗粒,在细胞中暂时积累。

接着它们会被再次吸附和降解为小的分子,继续应用到新的蛋白质合成刺激过程中,从而实现循环利用。

降解是细胞自噬的最后一个环节,与上面提到的成囊、吞噬以及诱导阶段共同决定了细胞自噬的完整过程。

在这个过程中,通过虹吸运输机器将已经分解的废物从体内送出,最终实现细胞内新陈代谢的途径。

四、生物学中的细胞自噬研究细胞自噬是一个相对新颖的研究领域,但是自从1980年代开始,就引起了生物学家们的十分高度关注。

自噬的过程非常重要,不仅对哺乳动物和其他动物产生影响,也对真菌、植物、昆虫及其它微生物提供了重要作用。

研究表明,细胞自噬在癌症、失智症、心血管疾病等许多疾病的发生过程中扮演着重要角色。

自噬研究指南第四版

自噬研究指南第四版

自噬研究指南第四版摘要:一、自噬研究概述1.自噬的定义及作用2.自噬研究的意义和应用领域二、自噬研究方法1.细胞自噬实验方法2.动物模型建立与应用3.生物信息学分析与高通量技术三、自噬研究中的关键技术1.荧光显微镜观察自噬现象2.蛋白降解途径的检测与分析3.自噬相关基因与信号通路的研究四、自噬研究的伦理与法规1.实验动物的福利与伦理审查2.人类样本采集与使用的法律规定3.生物安全与实验室管理五、自噬研究的未来展望1.自噬在疾病治疗中的潜在应用2.自噬研究在生物产业的发展前景3.国际合作与交流的重要性正文:自噬研究指南第四版,旨在为广大科研工作者提供关于自噬研究的基本理论、实验方法、关键技术及伦理法规等方面的全面指导。

自噬作为一种细胞内的降解途径,对于细胞代谢、生长发育以及应对外部压力具有重要意义。

近年来,自噬研究在我国得到了广泛关注,并在生物学、医学等领域取得了世界领先的成果。

一、自噬研究概述1.自噬的定义及作用自噬是细胞内一种重要的降解途径,通过双层膜结构的自噬小体将细胞内的蛋白质、细胞器等有害物质包裹起来,并将其送入溶酶体进行降解。

这一过程有助于细胞清除有害物质,维持内环境稳定,同时还可以为细胞提供营养和合成原料。

2.自噬研究的意义和应用领域自噬研究对于揭示细胞代谢调控、生长发育、免疫应答等生物学过程的分子机制具有重要意义。

此外,自噬在神经退行性疾病、肿瘤、代谢性疾病等疾病的发生发展中发挥着重要作用,因此研究自噬有望为这些疾病的治疗提供新的策略。

二、自噬研究方法1.细胞自噬实验方法细胞自噬实验方法包括:荧光显微镜观察自噬现象、免疫荧光染色检测自噬相关蛋白、western blot检测自噬通量的变化等。

2.动物模型建立与应用常用的自噬动物模型有:基因敲除鼠、基因过表达鼠、药物诱导的自噬模型等。

这些模型可用于研究自噬在生长发育、疾病发生发展中的作用。

3.生物信息学分析与高通量技术生物信息学分析主要包括:基因表达谱、蛋白质组学、代谢组学等数据的研究。

线粒体自噬研究套路

线粒体自噬研究套路

线粒体自噬研究套路线粒体自噬是指细胞通过自噬途径去降解和清除不再需要的线粒体的过程。

这是一种非常重要的细胞自我保护机制。

近年来线粒体自噬的研究取得了很多重要的进展。

下面我们来了解一下对线粒体自噬进行研究的套路。

第一步:诱导线粒体自噬要研究线粒体自噬,我们需要先诱导细胞进入线粒体自噬状态。

对于哺乳动物细胞,最常用的诱导剂是卡铵霉素(Carbonyl cyanidem-chlorophenyl hydrazone,CCCP)。

CCCP是一种线粒体膜电位抑制剂,可以导致线粒体驱逐电子传递链中的质子,从而破坏线粒体膜电位。

这会导致线粒体的自噬作用被激活。

第二步:检测线粒体自噬一旦成功诱导细胞进入线粒体自噬状态,我们需要对线粒体自噬进行检测。

最常用的方法是通过检测自噬体膜表面LC3-I到LC3-II的转化。

LC3是一个关键的自噬体膜标志蛋白。

LC3-I是未修饰的形式,而LC3-II是已修饰的膜结合形式。

通过Western blot等方法,可以检测不同浓度的CCCP作用下LC3-I到LC3-II的转化情况来确定线粒体自噬的程度。

第三步:检测线粒体活性除了检测线粒体自噬之外,我们还需要检测线粒体的活性。

这可以通过测量线粒体膜电位和ATP合成活性等判断。

线粒体膜电位和ATP 合成活性是线粒体功能的关键指标。

通过比较诱导线粒体自噬前后的这些指标,可以确定线粒体自噬对于线粒体功能的影响。

第四步:检测线粒体DNA线粒体DNA是线粒体维持其功能的关键基因组成部分。

通过测量线粒体DNA的完整性,可以了解线粒体自噬对于线粒体基因组的影响。

常用的方法是测量线粒体DNA剪切产物的水平来判断线粒体DNA的完整性。

总结:以上就是围绕线粒体自噬研究的一些套路。

通过以上步骤,我们可以全面地了解线粒体自噬对于细胞功能和基因组的影响,有助于更深入地理解和破解线粒体自噬这一细胞自我保护机制的内在机理。

细胞自噬过程的实验探究与调控研究

细胞自噬过程的实验探究与调控研究

细胞自噬过程的实验探究与调控研究细胞自噬是一种细胞内的重要代谢过程,它在调控细胞内物质的降解与再利用中起着至关重要的作用。

近年来,科学家们通过一系列实验探究和调控研究,逐渐揭示了细胞自噬的机制和调控方式,为疾病治疗和药物研发提供了新的思路。

细胞自噬的实验探究是基础研究的重要方向之一。

科学家们通过使用细胞培养和动物模型等实验手段,深入研究了细胞自噬的各个环节,从而揭示了其详细的分子机制。

例如,通过观察细胞自噬相关蛋白的表达和定位,科学家们发现自噬体的形成是细胞自噬过程的关键步骤之一。

进一步的实验研究表明,自噬体的形成依赖于一系列自噬相关基因的表达和相互作用。

这些发现为深入理解细胞自噬的机制提供了重要线索。

除了实验探究,科学家们还通过调控研究,寻找调控细胞自噬的新途径和靶点。

一方面,他们通过基因敲除和过表达等技术手段,研究了一些关键基因在细胞自噬中的功能。

例如,科学家们发现ATG5基因的敲除会导致细胞自噬的显著下降,从而证明了ATG5在细胞自噬中的重要作用。

另一方面,科学家们还通过药物筛选等方法,寻找能够调控细胞自噬的化合物。

他们发现一些化合物能够显著促进或抑制细胞自噬的发生,这为开发新的药物治疗策略提供了候选物。

细胞自噬的实验探究和调控研究不仅有助于我们深入了解细胞自噬的机制,还为疾病治疗和药物研发提供了新的思路。

细胞自噬在许多疾病的发生和发展中起着重要作用,如肿瘤、神经退行性疾病和心血管疾病等。

通过研究细胞自噬在这些疾病中的异常表达和功能改变,科学家们可以找到新的治疗靶点和策略。

例如,一些研究表明,通过调控细胞自噬的活性,可以抑制肿瘤细胞的生长和增殖,为肿瘤治疗提供新的思路。

此外,一些药物研发公司也已经开始开发针对细胞自噬的药物,以期望在疾病治疗中发挥作用。

综上所述,细胞自噬的实验探究和调控研究在科学研究和医学领域中具有重要意义。

通过深入研究细胞自噬的机制和调控方式,我们可以更好地理解细胞的代谢过程,为疾病治疗和药物研发提供新的思路和靶点。

免疫细胞自噬及其功能研究

免疫细胞自噬及其功能研究

免疫细胞自噬及其功能研究随着细胞生物学研究的深入,自噬已经逐渐成为了人们关注的热点问题,而免疫细胞自噬则成为了其中备受关注的一个分支。

免疫细胞自噬是指免疫细胞(如巨噬细胞、淋巴细胞等)通过自噬途径进行杀菌、抗病毒、调节免疫应答等免疫功能。

近年来,越来越多的研究表明,免疫细胞自噬在人体健康与疾病中扮演着重要的角色。

本文旨在探讨免疫细胞自噬的相关研究进展。

一、自噬介导的免疫清除反应免疫细胞通常负责通过吞噬和吸收外来病原体,来对抗病毒和细菌等微生物的侵袭。

在这个过程中,细胞会通过吞噬的方式把病原体等物质包裹起来,形成一种被称之为吞噬体的结构。

这些吞噬体中的病原体会通过溶酶体内的消化酶而被消化,从而达到清除外来病原体的目的。

随着研究的深入,人们发现免疫细胞还能通过自噬途径来进行免疫清除反应,而且这种免疫清除反应比一般的吞噬反应更为高效。

自噬介导的免疫清除反应和一般的免疫清除反应相比,除了更加高效外,还具有更加广泛的应用范围。

例如,自噬介导的免疫清除反应不仅可以清除细胞内的病原体,还可以清除外来病原体,如细菌、真菌和病毒等等。

二、自噬介导的细胞应激反应除了免疫清除反应之外,自噬过程还能介导一些与细胞应激相关的生理反应。

例如,在胶质细胞中,自噬过程对于控制神经退化疾病和炎症反应是至关重要的。

还有一些研究表明,自噬过程对于心肌缺血再灌注损伤、钙离子平衡、金属离子代谢等细胞生理过程也有着重要意义。

三、自噬蛋白在免疫细胞中的发挥自噬过程依靠的是一系列特定的自噬蛋白,其中最为重要的蛋白之一就是ATG5。

ATG5是自噬过程所必需的基因之一,它能够参与各种自噬机制的调节,从而对自噬过程的进行起到至关重要的作用。

近年来的研究表明,ATG5不仅参与自噬过程,还对免疫细胞的功能产生重要影响。

ATG5基因的缺失会导致免疫细胞的活性下降,并且容易产生免疫调节失衡等问题。

另外,一些研究表明,自噬蛋白还能通过调节MHC-II分子的合成和代谢,来参与免疫细胞的抗原呈递过程。

自噬研究指南第四版

自噬研究指南第四版

自噬研究指南第四版第四版自噬研究指南自噬是一种细胞内的重要代谢过程,它可以清除垃圾蛋白质、细胞器以及损坏DNA等,以维持细胞的功能和稳态。

近年来,对自噬的研究取得了很大的进展,为深入理解该过程的机制和功能提供了重要的指导。

1. 自噬的检测方法自噬的监测是研究中的重要一环,常用的方法包括显微镜下观察自噬体形成、检测自噬相关蛋白的表达水平、蛋白质水解活性等。

此外,近年来流行的指示性信号分子GFP-LC3和mCherry-GFP-LC3转染技术,也为自噬的实时监测提供了便利。

2. 自噬的调控自噬的调控涉及一系列的信号通路,包括mTOR通路、AMPK通路等。

研究表明,mTOR是一个关键的负调控分子,mTOR被抑制时,可以激活自噬的启动,并调控自噬的不同阶段。

此外,AMPK的激活也可以促进自噬的发生。

此外,一些细胞因子、热休克蛋白和ATP等也可以参与自噬的调控。

3. 自噬与相关疾病自噬与许多疾病的发生和发展密切相关,如神经变性疾病、肿瘤、心血管疾病等。

了解自噬的异常调控在疾病中的作用有助于发展新的治疗策略。

例如,通过调节自噬的发生和抑制特定信号通路,可以为神经退行性疾病的治疗提供新的思路。

4. 自噬的药物研发自噬在疾病治疗中的潜力已引起广泛关注,因此,开发针对自噬过程的药物成为了一个热门的研究领域。

目前已有许多潜在的抑制剂和激活剂被发现,这些药物可用于疾病的治疗。

然而,目前对自噬的药物研发仍处于初级阶段,还需要进一步的研究来优化药物的特性和疗效。

综上所述,随着对自噬研究的深入,我们对于自噬机制和调控方式的理解不断增加。

继续推动自噬研究,对于揭示细胞的代谢调控、疾病的发生和治疗,以及药物研发等方面都具有重要意义。

希望本指南能为研究者提供有关自噬的最新进展和研究方法的参考,并助力推动自噬的深入研究与应用。

细胞自噬的检测方法及原理

细胞自噬的检测方法及原理

细胞自噬的检测方法及原理细胞自噬是一种维持细胞内稳态的重要过程,通过降解非功能性或老化的细胞器和细胞垃圾,以提供新的生物分子和能量。

自噬不仅在维持细胞内平衡方面起着关键作用,还与多种疾病的发生和发展密切相关。

因此,准确检测和探究细胞自噬的机制和功能对阐明疾病发生的分子机理具有重要意义。

目前,常用的细胞自噬检测方法主要包括观察自噬体形成和测量自噬相关蛋白水平两大类。

观察自噬体形成是一种直观和直接的方法来检测细胞自噬。

自噬体是由自噬小体和被降解的物质组成的膜包泡体,形成过程可以通过染色和显微镜技术进行观察。

以下是常用的自噬体形成检测方法:1. 电镜观察:电子显微镜技术可以观察到产生多层膜结构的自噬体。

2. 免疫荧光染色:通过特异性抗体对自噬相关蛋白进行染色,如微管相关蛋白1A/1B链轻链3(LC3)和自噬素5(Atg5),来观察细胞内自噬体的形成和分布。

3. 荧光探针染色:利用特定的荧光探针来标记自噬体,例如LC3染色剂(如LC3-GFP)和酸性小体标记剂(如LysoTracker Red)。

这些染料可以用于观察自噬体形成的时空演变过程。

4. 转基因动物模型:通过构建表达自噬相关标记物的转基因动物模型,如LC3-GFP转基因小鼠,可以观察到生物体内的自噬体形成情况。

除了观察自噬体形成,测量自噬相关蛋白水平也是评估细胞自噬活性的常用方法。

以下是常用的自噬相关蛋白水平检测方法:1. 免疫印迹:通过Western blot技术检测自噬相关蛋白的表达水平。

以LC3为例,可以检测其转化为醛固酮(LC3-I)和醛固酮转化为醛固酮(LC3-II)这一过程。

LC3-II是在自噬体形成过程中在自噬体外膜上积累的标志。

因此,检测LC3-I到LC3-II的转化可以用作自噬的指标。

2. 转基因动物模型:构建表达自噬标志物的转基因动物模型(如GFP-LC3小鼠),通过检测标志物在组织和细胞水平的表达情况来评估自噬活性。

3. 靶标免疫荧光检测:利用免疫荧光技术直接观察和测量自噬相关蛋白的表达水平,如通过LC3抗体进行染色,来检测LC3-II水平。

细胞自噬的研究方法

细胞自噬的研究方法

细胞自噬的研究方法一、本文概述细胞自噬是一种细胞内自我降解和再循环的过程,通过这一过程,细胞能够清除受损、老化或多余的细胞器及蛋白质,从而维持细胞内部环境的稳态。

近年来,随着对细胞自噬机制的深入研究,其在生物学领域的重要性日益凸显,成为了生命科学研究的热点之一。

本文旨在探讨细胞自噬的研究方法,包括细胞自噬的监测技术、诱导与抑制方法,以及研究细胞自噬在疾病发生发展中的作用等。

通过本文的阐述,希望能为从事细胞自噬研究的科研人员提供有益的参考和借鉴,推动细胞自噬研究领域的深入发展。

二、细胞自噬的基本过程与机制细胞自噬是一种细胞内降解和回收细胞质组分和细胞器的重要过程,对维持细胞稳态和适应环境变化具有关键作用。

自噬的基本过程可以分为几个关键步骤,包括自噬体的形成、自噬体与溶酶体的融合以及自噬体内物质的降解。

自噬体的形成是自噬过程的起始阶段。

在这一阶段,细胞内的双层膜结构(称为吞噬泡或自噬泡)开始延伸并包裹待降解的细胞质组分或细胞器。

这一过程受到多种自噬相关基因(ATG)编码的蛋白质的调控。

一些关键的ATG蛋白,如ATG5和ATG12,参与自噬体膜的延伸和闭合。

接下来,自噬体与溶酶体融合,形成一个自噬溶酶体。

在这一步骤中,自噬体的外膜与溶酶体的膜融合,释放出自噬体内的物质进入溶酶体的酸性环境。

溶酶体中含有多种水解酶,这些水解酶能够降解自噬体内的蛋白质、脂质和糖类等有机物。

自噬体内物质的降解是自噬过程的最后阶段。

在自噬溶酶体中,水解酶将自噬体内的物质分解为小分子,如氨基酸、脂肪酸和单糖等。

这些小分子可以被细胞重新利用,以支持细胞的代谢活动和生长需求。

除了上述基本过程外,细胞自噬还受到多种信号通路的调控。

例如,雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路和腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信号通路是调控自噬的两个重要通路。

mTOR通路在营养充足时抑制自噬,而在营养不足时则促进自噬的发生。

AMPK通路则在能量不足时激活自噬,以提供能量来源。

细胞自噬过程研究的关键方法与技术

细胞自噬过程研究的关键方法与技术

细胞自噬过程研究的关键方法与技术细胞自噬是细胞利用自身溶酶体内部酶降解并重复利用其自身细胞器、蛋白质和其他小分子且对缺乏营养等压力产生应答的基本机制。

细胞自噬广泛存在于真核生物中并且是一个非常保守的过程,可以作为研究癌症、神经系统疾病等疾病机制以及药物开发实验的重要手段。

但细胞自噬是非常复杂的,需要采用极具专业技术的方法从细胞自噬的各个方面加以研究。

1.细胞自噬基础研究之显微镜技术细胞自噬的研究需要多种技术来进行。

其中,显微镜技术是非常重要的手段。

通过荧光显微技术能够观察细胞中细胞自噬体的形成和分解。

使用GFP (green fluorescent protein)或自噬有关标志等融合蛋白,来对自噬相关蛋白进行观察和标记。

同时,荧光显微技术也可模拟短期药物作用的效应,并研究它们在细胞自噬中的作用。

通过电子显微技术,堆积的自噬体可以被直接观察到。

并且,该技术能够带来更多的细节和结构信息,从而更好地理解细胞自噬过程中各个阶段的变化。

2.细胞自噬基础研究之蛋白质检测技术细胞自噬过程中,一些蛋白质的含量和状态会发生变化,如Atg5、LC3、Beclin1和p62等等等。

因此,这些关键蛋白质的检测是研究细胞自噬过程的关键。

例如,在静止后的细胞中的LC3B-II 表现出的细胞自噬活性是一个特定的标志,而Atg5-Atg12结晶化体是一个标志活性的复杂结构。

免疫印记技术可以用来检测蛋白质的表达。

这个技术是基于高度选择性的抗体与特定蛋白质相应结合方法, 可以避免使用多种分子学和细胞生物学技术。

联动免疫墨迹技术技术可用于检测不同阶段的自噬和相关蛋白质互动的蛋白质表达。

这个方法利用蛋白质亲和受体和蛋白A / 蛋白G结合,非常适合确定自噬相关蛋白质可能形成的复合体。

3.细胞自噬基础研究之分子生物学技术基于RNAi技术,siRNA和shRNA可以使用C2C12细胞株中的基因静默方法研究细胞自噬过程。

使用引物可以引导RNase H 在核酸酶的作用下剪切信使RNA。

自噬的热点研究方法及步骤

自噬的热点研究方法及步骤

自噬的热点研究方法及步骤自噬作为时下的研究热点,有非常深远的研究意义。

一、自噬病毒工具1)GFP-LC3单荧光自噬指示病毒系统GFP-LC3病毒系统可高效感染目的细胞,表达GFP-LC3,感染感染后细胞可在荧光显微镜下实时观察自噬的整体水平;由于电镜耗时长,不利于监测(Monitoring)自噬形成。

我们利用LC3在自噬形成过程中发生聚集的现象开发出了GFP-LC3指示技术: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。

汉恒生物已开发出高效的评价用GFP-LC3病毒载体,通过瞬时高效感染细胞,配合活细胞工作站成功评价自噬流。

2)mRFP-GFP-LC3双荧光自噬指示病毒系统表达mRFP-GFP-LC3 融合蛋白的病毒产品。

mRFP 用于标记及追踪LC3,GFP 的减弱可指示溶酶体与自噬小体的融合形成自噬溶酶体,即由于GFP 荧光蛋白对酸性敏感,当自噬体与溶酶体融合后GFP 荧光发生淬灭,此时只能检测到红色荧光。

已多种双荧光病毒系统提供,具体如下:a)mRFP-GFP-LC3腺病毒系统——可高效感染目的细胞,表达mRFP-GFP-LC3,感染后细胞可在荧光显微镜下实时观察自噬发生过程;b)mRFP-GFP-LC3慢病毒系统——可以稳定表达持续检测细胞的自噬流检测;c)mRFP-GFP-LC3腺相关病毒(AAV)系统——最有效的在体自噬流检测工具;二、自噬检测以及整体服务1)自噬检测服务常规自噬检测服务包括western blot检测细胞自噬的水平,优惠提供自噬常规抗体LC3、p62以及beclin1等,我们的研究团队长期为客户提供自噬技术服务,有丰富的自噬研究经验,我们的优势是周期短,质量高;a)利用Western Blot检测LC3-II/I比值的变化以评价自噬形成。

自噬荧光研究方法及具体步骤

自噬荧光研究方法及具体步骤

自噬荧光研究方法及具体步骤自噬(Autophagy)一词来源于古希腊语,是“auto”(自我)与“phagein”(吞噬)的结合。

自噬发生在细胞内,是一个吞噬自身细胞质蛋白或细胞器,使其包被进入双层膜囊泡(自噬体),进而与溶酶体融合形成自噬溶酶体,降解其所包裹的内容物的过程,自噬的意义在于实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更新。

在自噬过程中,自噬体的形成是关键,其直径平均500nm,囊泡内包裹胞质成分和某些细胞器如线粒体、内吞体、过氧化物酶体等。

与其他细胞器相比,自噬体的半衰期很短,只有8min 左右,说明自噬是细胞对于环境变化的有效反应。

细胞质中的线粒体等细胞器首先被囊泡所包被,这种囊泡主要来自于内质网和高尔基体;囊泡最终形成双层膜结构,即自噬体(autophagosome);自吞噬体与胞内体融合形成中间自体吞噬泡,最终自体吞噬泡的外膜与溶酶体融合形成自噬溶酶体(autolysosome),由溶酶体内的酶降解自体吞噬泡中的内容物和内膜。

自噬观察检测方法:1.透射电镜下直接观察自噬体Phagophore 的特征为:新月状或杯状,双层或多层膜;自噬体的特征为: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;自噬溶酶体的特征为:单层膜,胞浆成分已降解。

2.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过程中,胞浆型LC3(LC3-I)会酶解掉一段多肽,转变为膜型LC3 (LC3-II)。

故而LC3-II/LC3-I 比值的大小可估计自噬水平的高低。

3.在荧光显微镜下采用GFP-LC3 融合蛋白来示踪自噬形成无自噬时,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。

单荧光检测系统该系统通过外源表达系统在宿主细胞中过表达GFP-LC3B 融合蛋白。

自噬及其研究方法

自噬及其研究方法

自噬及其研究方法自噬是一种细胞内的重要代谢途径,它通过溶解和回收细胞内的有害或无用成分来维持细胞内环境的稳定。

自噬的研究对于深入理解细胞代谢过程、疾病的发生机制以及潜在的治疗策略具有重要意义。

本文将介绍自噬的基本概念和作用机制,并讨论常用的自噬研究方法。

自噬是细胞通过溶解和回收细胞内的蛋白质聚集体、有损细胞器以及其他无用成分的过程。

这一过程主要通过两种途径实现:宏自噬和微自噬。

在宏自噬过程中,细胞将要被降解的物质包裹在双层囊泡,自噬体中,然后自噬体与溶酶体融合,从而使物质被降解。

而微自噬则是通过直接融合溶酶体与被降解的物质实现的。

自噬起源于维持细胞内营养平衡的需要。

在细胞中,自噬的启动过程主要通过特定的信号通路调控,包括mTOR (mammalian target of rapamycin)途径、AMPK (adenosine monophosphate-activated protein kinase)途径和蛋白激酶C (protein kinase C) 途径等。

这些信号通路在细胞内根据环境的需求来调节自噬的速度和强度。

自噬的研究方法可以分为定性研究和定量研究两种。

定性研究主要通过观察细胞内自噬体的形态和分布来判断自噬的发生与否。

其中,常用的方法有原位荧光染色和电子显微镜观察。

原位荧光染色通常使用自噬标记蛋白 LC3 (Microtubule-associated protein 1 light chain 3) 的绿色荧光蛋白(GFP)或者红色荧光蛋白(RFP)标记,通过观察细胞内的荧光信号来评估自噬的发生。

电子显微镜观察则可以直接观察到细胞内自噬体的结构,包括限制膜、自噬体和溶酶体等。

这些方法可以初步确定自噬的发生与否,但无法准确评估自噬的活性。

因此,定量研究自噬的活性变得尤为重要。

其中,西方印迹和荧光测定是常用的定量方法。

西方印迹是一种可以定量测定特定蛋白质表达水平的方法。

在自噬研究中,根据自噬相关蛋白质(如LC3、p62等)的表达水平变化来评估自噬的活性。

线粒体自噬研究方法

线粒体自噬研究方法

线粒体自噬研究方法
线粒体自噬是细胞内一种重要的生理过程,其研究方法主要有以下几种:
1. 透射电镜技术(TEM):这是研究自噬发生的最直接、最可靠的手段。

透射电镜可以观察到线粒体自噬体和线粒体自噬溶酶体的形成和结构特征,从而判断自噬是否发生。

2. 荧光显微镜技术:通过荧光标记的方法,可以观察线粒体自噬的动态过程,例如使用荧光探针标记技术对线粒体和自噬体进行共定位。

此外,还可以利用荧光基因标记技术对线粒体和自噬体进行共定位分析。

3. 免疫印迹技术(IB):通过检测线粒体蛋白的表达量变化,可以反映线粒体自噬的活性。

通常选取线粒体基质蛋白、线粒体膜蛋白等作为检测目标,以全面反映线粒体总量的变化。

4. 流式细胞技术(Flow cytometry, FC):这是一种单细胞定量分析和分选的手段,可以通过定量检测线粒体荧光强度的变化来反映线粒体的损伤程度。

5. 分子生物学技术:例如通过基因敲除或转基因技术,研究特定基因对线粒体自噬的影响;通过蛋白质组学方法,研究参与线粒体自噬的蛋白质的相互作用和调控机制。

这些方法各有特点,需要根据具体的研究目的和实验条件选择合适的方法。

细胞自噬机制研究及应用

细胞自噬机制研究及应用

细胞自噬机制研究及应用细胞自噬是一种重要的细胞生物学现象,其在细胞代谢、疾病发生发展等方面具有广泛的应用和研究价值。

本文将从细胞自噬机制的研究出发,探讨其在生物学、医学等领域的应用。

一、细胞自噬机制的研究自噬是细胞利用各种分解酶和酶体等形成“自噬体”来降解自身成分的一种生物学过程。

细胞自噬机制则是指这一过程发生时所涉及到的一系列生物化学和分子生物学机制。

早在20世纪50年代,细胞自噬便已被观察到,但其机制一直未能被完全阐明。

直到20世纪初,科学家才通过大量的实验证明,细胞自噬机制与ATP依赖性的系统、信号转导、细胞骨架和膜结构等方面密切相关。

具体来说,细胞自噬过程中有三个主要步骤:形成自噬体、自噬体运输和自噬体融合与酶解。

形成自噬体的步骤主要包括膜的原位组装、折叠及聚合等一系列过程。

运输步骤中,自噬体通过细胞内骨架和微管等结构运输到溶酶体降解区域,并利用酶体内的水解酶对其进行降解。

在自噬体的融合与酶解过程中,则涉及到多种蛋白质和囊泡的合成、进入和融合等复杂机制。

总体来说,细胞自噬机制的深入研究从分子层面揭示了细胞内噬菌体和DNA损伤的修复、凋亡、免疫应答等核心生物功能的调控机制。

此外,还通过模式动物研究揭示了自噬机制与神经系统、肿瘤、代谢综合征等多种疾病的关联。

二、细胞自噬在生物学领域的应用细胞自噬机制在生物学领域的应用主要集中在两个方面。

一是通过基因敲除、基因转导等方法,研究自噬相关基因的功能和作用机制。

该方向的研究可为阐明自噬机制提供重要的分子生物学依据,同时也为开发新型治疗手段提供了理论基础。

例如,科学家们对自噬蛋白Atg5的敲除实验发现,该蛋白在肝癌的发生和发展中具有重要作用,因此,针对该蛋白的靶向治疗方法也正在不断被研究和开发。

二是利用细胞自噬机制探测和研究多种人体疾病的发生与发展。

例如,在癌症研究领域,细胞自噬被认为是肿瘤抗菌药物耐受性的一种重要机制,因此,科学家正通过抑制自噬的方式,研究肿瘤细胞的逆转生长和死亡。

生物自噬过程的研究进展

生物自噬过程的研究进展

生物自噬过程的研究进展随着科技的进步和发展,生物领域的研究也已经取得了许多重要的进展。

而自噬作为一种细胞的自我调节和清理机制,近年来在生物学研究中也得到了越来越广泛的关注。

本文将介绍一些生物自噬过程的研究进展。

一、自噬的基本概念自噬是细胞通过溶酶体(lysosome)或其他酶类体内受害物质的加速降解过程。

在某些情况下,细胞需要消耗内部蛋白质、脂质或其他细胞器来维持生存,所以会通过吞噬自身结构来获取能量或原料,这就是自噬。

自噬是由各种自噬体组成的复杂的生物学事件,包括细胞膜的扩张和内袋形成、囊泡完成后的融合、受噬物的降解和产生的废物物质的清除过程。

自噬的过程随时都在发生,这是一个非常重要的基本生物学过程,对生物体的生长、分化、应激反应和抵御病原体等方面都具有重要的作用。

二、自噬受体的发现与研究自噬的过程有许多不同的启动方式,其中最重要的是自噬受体。

自噬受体是一种能识别细胞中垃圾蛋白并“捕捉”它们的复合物,然后将其转运到自噬小体中进行降解。

多年来,许多关于自噬受体的研究一直在进行中。

最近的研究表明,自噬是通过ATG8家族成员和自噬受体融合在一起的。

这种自噬受体要求相应的ATG8家族成员参与组成,并依赖于膜融合来提供受噬物的限定。

三、自噬的重要生物学意义自噬的生物学意义是非常重要的。

近年来的研究表明,自噬在调控能量的平衡、细胞发育和生长、组织的分化和代谢过程中都起着至关重要的作用。

此外,自噬还用于预防癌症的发生和发展,并被用于治疗一系列疾病的药物研究。

四、自噬与疾病的关联自噬的功能异常通常会造成一定的生物学问题。

最近的研究表明,自噬与多种如炎症、神经退行性疾病、代谢性疾病等各类疾病有明显的关联。

例如,自噬和阿尔兹海默病(Alzheimer’s disease,AD)之间存在一定的联系。

自噬在扩大贡献侵蚀细胞的β-淀粉样蛋白(β-amyloid)沉着物的清除中发挥了重要作用;自噬受体FAK在降解β-amyloid方面也具有重要功能,因此给予对自噬和自噬受体抑制的药物也会使β-amyloid沉积增多。

自噬及其的研究方法

自噬及其的研究方法

⾃噬及其的研究⽅法⾃噬(Autophagy)及其研究⽅法概述⼀、背景概念:⽬前根据发⽣过程分为三类:Macroautophagy,Microautophagy和Chaperone-mediated autophagy CMA), ⼤⾃噬(Macroautophagy)即我们说的⾃噬(autophagy);微⾃噬(Microautophagy):是指溶酶体主动、直接吞噬胞浆成分的⼀种⽅式;分⼦伴侣介导的⾃噬(Chaperone-mediated autophagy,CMA):⼀些分⼦伴侣,如hsp70,能帮助未折叠蛋⽩转位⼊溶酶体。

通常说的⾃噬泛指Macroautophagy.⾃噬是细胞内的⼀种“⾃⾷(Self-eating)”的现象,凋亡是“⾃杀(Self-killing)”的现象,⼆者共⽤相同的刺激因素和调节蛋⽩,但是诱发阈值和门槛不同,如何转换和协调⽬前还不清楚. ⾃噬是指膜(⽬前来源还有争议,⼤部分表现为双层膜,有时多层或单层)包裹部分胞质和细胞内需降解的细胞器、蛋⽩质等形成⾃噬体(autophagosome),最后与溶酶体融合形成⾃噬溶酶体(autophagolysosome),降解其所包裹的内容物,以实现细胞稳态和细胞器的更新。

⾃噬的步骤可以⼤概总结为下⾯四步:步骤1:细胞接受⾃噬诱导信号后,在胞浆的某处形成⼀个⼩的类似“脂质体”样的膜结构,然后不断扩张,但它并不呈球形,⽽是扁平的,就像⼀个由2层脂双层组成的碗,可在电镜下观察到,被称为Phagophore,是⾃噬发⽣的铁证之⼀。

步骤2:Phagophore不断延伸,将胞浆中的任何成分,包括细胞器,全部揽⼊“碗”中,然后“收⼝”,成为密闭的球状的autophagosome,即“⾃噬体”。

电镜下观察到⾃噬体是⾃噬发⽣的铁证之⼆。

有2个特征:⼀是双层膜,⼆是内含胞浆成分,如线粒体、内质⽹碎⽚等。

步骤3:⾃噬体形成后,可与细胞内吞的吞噬泡、吞饮泡和内体融合(这种情况不是必然要发⽣的)。

自噬的慢病毒研究原理及方法步骤

自噬的慢病毒研究原理及方法步骤

一.技术简介自噬(Autophagy)是一种在进化上高度保守的通过溶酶体吞噬并降解部分自身组分的细胞内分解代谢途径。

自噬与多种生理功能有关, 在饥饿等不利的环境条件下,细胞通过自噬降解多余或异常的细胞内组分,为细胞的生存提供能量及原材料,促进生物体的生长发育、细胞分化及对环境变化产生应答。

自噬异常与多种病理过程如肿瘤、神经退行性疾病、代谢疾病、病原体感染等都有密切关系。

由于细胞自噬在生理和病理过程中都有重要作用,自噬已经成为细胞生物学领域的一个新的研究热点。

由于自噬体膜形成过程中需要LC3 ,因此通过标记LC3可以识别自噬体。

LC3是酵母自噬关键蛋白ATG8在哺乳动物中的同源蛋白。

LC3 最初被分析鉴定为microtubule-associated protein 1 light chain 3 (MAP1LC3)O LC3 蛋白家族包括LC3A、B、C 和GABARAP 等亚家族,其中对于LC3B的硏究最为广泛。

到目前为止,LC3B被认为是细胞自噬信号通路最为关键的标志性蛋白。

LC3B是一个具有125个氨基酸残基的蛋白,在蛋白合成后,被Atg4所酶切而失去了C端的22个氨基酸蛋白,从而暴露出C端的甘氨酸,人们把它命名为胞质形式的LC3B I。

在细胞自噬的过程中,其C端暴露的甘氨酸经过一个类似泛素化的过程,以ATG7为E1样激活酶(El-like activating enzyme),以ATG3 为E2样连接酶(E2-like conjugation enzyme),以Atgl2-Atg5-Atgl6 复合物为E3 样连接酶(E3-like ligase),在C端甘氨酸上共价连接上磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine,PE)而成为LC3B-PE 即LC3BII O与胞质定位的LC3B I不同z LC3B II定位于自噬体(autophagosome)的内膜和外膜上。

在自噬体与溶酶体融合后,自噬体外膜上的LC3B II 被Atg4所酶切,而自噬体内膜上的LC3B II则被溶酶体内的蛋白酶所降解。

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自噬(Autophagy)及其研究方法概述一、背景概念:目前根据发生过程分为三类:Macroautophagy,Microautophagy和Chaperone-mediated autophagy CMA), 大自噬(Macroautophagy)即我们说的自噬(autophagy);微自噬(Microautophagy):是指溶酶体主动、直接吞噬胞浆成分的一种方式;分子伴侣介导的自噬(Chaperone-mediated autophagy,CMA):一些分子伴侣,如hsp70,能帮助未折叠蛋白转位入溶酶体。

通常说的自噬泛指Macroautophagy.自噬是细胞内的一种“自食(Self-eating)”的现象,凋亡是“自杀(Self-killing)”的现象,二者共用相同的刺激因素和调节蛋白,但是诱发阈值和门槛不同,如何转换和协调目前还不清楚. 自噬是指膜(目前来源还有争议,大部分表现为双层膜,有时多层或单层)包裹部分胞质和细胞内需降解的细胞器、蛋白质等形成自噬体(autophagosome),最后与溶酶体融合形成自噬溶酶体(autophagolysosome),降解其所包裹的内容物,以实现细胞稳态和细胞器的更新。

自噬的步骤可以大概总结为下面四步:步骤1:细胞接受自噬诱导信号后,在胞浆的某处形成一个小的类似“脂质体”样的膜结构,然后不断扩张,但它并不呈球形,而是扁平的,就像一个由2层脂双层组成的碗,可在电镜下观察到,被称为Phagophore,是自噬发生的铁证之一。

步骤2:Phagophore不断延伸,将胞浆中的任何成分,包括细胞器,全部揽入“碗”中,然后“收口”,成为密闭的球状的autophagosome,即“自噬体”。

电镜下观察到自噬体是自噬发生的铁证之二。

有2个特征:一是双层膜,二是内含胞浆成分,如线粒体、内质网碎片等。

步骤3:自噬体形成后,可与细胞内吞的吞噬泡、吞饮泡和内体融合(这种情况不是必然要发生的)。

步骤4:自噬体与溶酶体融合形成autolysosome,期间自噬体的内膜被溶酶体酶降解,2者的内容物合为一体,自噬体中的“货物”也被降解,产物(氨基酸、脂肪酸等)被输送到胞浆中,供细胞重新利用,而残渣或被排出细胞外或滞留在胞浆中。

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着区别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)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,rapamycin是最典型最常用的自噬激动剂.激活类1)Class III PI3K结构上类似于Class I PI3K,但作用相反。

3-MA是Class III PI3K的抑制剂,因此3-MA可以作为自噬的抑制剂.二、自噬的研究方法:汉恒生物已开发并完善了多套自噬相关的研究体系和工具,并积累了丰富的自噬研究经验。

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(这是最常用的)6)Xestospongin B/C:IP3R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)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等融合蛋白来示踪自噬形成:(常用) GFP-LC3单荧光指示体系:由于电镜耗时长,不利于监测(Monitoring)自噬形成。

我们利用LC3在自噬形成过程中发生聚集的现象开发出了GFP-LC3指示技术: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。

汉恒生物已开发出高效的评价用GFP-LC3病毒载体,通过瞬时高效感染细胞,配合活细胞工作站成功评价自噬流。

双荧光指示体系:汉恒生物科技(上海)有限公司已开发出用于表达mRFP-GFP-LC3融合蛋白的病毒产品。

mRFP用于标记及追踪LC3,GFP 的减弱可指示溶酶体与自噬小体的融合形成自噬溶酶体,即由于GFP荧光蛋白对酸性敏感,当自噬体与溶酶体融合后GFP荧光发生淬灭,此时只能检测到红色荧光。

我们在显微镜成像后红绿荧光merge后通过merge后出现的黄色斑点即只是自噬体.红色的斑点指示自噬溶酶体,通过不同颜色斑点的计数可以清晰的看出自噬流的强弱。

如下图:细胞转染mRFP-GFP-LC3病毒后给予氨基酸剥夺处理2小时后出现明显增强的自噬以及自噬流。

3)利用Western Blot检测LC3-II/I比值的变化以评价自噬形成(LC3抗体购自sigma,L8918)。

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) 利用Western Blot检测p62蛋白来评价自噬以及自噬流的强弱:起初自噬所降解的底物被认为是随机的,但是后来的研究表明有些蛋白是seletively降解的,在这些蛋白之中研究的最为透彻的是蛋白p62,p62 is selectively incorporated into autophagosomes through direct binding to LC3 and is efficiently degraded by autophagy ; thus, the total cellular expression levels of p62 inversely correlate with autophagic activity. (p62蛋白水平的多少与自噬流的强弱有着反比例关系)三、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,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。

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