细胞自噬的作用机制及功能
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生物 学教 学 ２１ 年（ ６ 第５ ０１ 第３ 卷） 期
细胞 自噬 的 作 用 机 制 及 功 能
马克 学 （南 河 师 大 生 科 学 新 ４０ ） 河 省 南 范 学 命 学 院 乡 ５０ 席兴字 （ 南 新 学 教 科 系 新 ４０ ） ３７ 河 省 乡院 育 学 乡 ５０ ３３
分子 ； 分子伴侣介导 的 自噬仅存在于 哺乳 动物细胞 ， 是 指胞浆 中的分 子伴 侣 Ｈ ｃ０及其协 同伴侣 分子识 别带 ｓ７ 有 Ｋ Ｅ Ｑ一氨基 酸序 列 的可溶 性蛋 白质并 与 之 结合 ＦＲ 形成 复合 体 ， 酶 体 膜 上 的受 体蛋 白 Ｌ Ｍ ２ １ ｏ 溶 Ａ Ｐ Ａ（ｙ — ｓ ｓｍ ｏ ｅ—ａｓｃ ｔｄｍ ｍ ｒ ｅｐｏ ｉ ２ １ 别该 复合 体 ｓｏｉｅ ｅ ｂａ ｒ ｅ Ａ） ａ ｎ ｔｎ 识 并介 导底 物分子进入溶酶体腔 中降解 ｌ 。 ＿ ２ Ｊ 细胞 自噬受到各 种胁 迫信 号 的诱 导 ， 在饥 饿 状态 下胞质 中可 溶性蛋 白和部分细胞器被 降解 成氨基 酸等 用 于供 能和生物合 成 ， 这是真 核 细胞在 长期进 化 过程 中形成 的一种 自我保 护机 制。另外 ， 细胞 自噬具 有持
样泛素化修饰 系统参 与的蛋 白加工 过程。第一个 泛素 化修饰 系统 涉及 Ａ 与膜 上 的磷 脂 酰 乙醇胺 （ Ｅ） ｔ Ｐ 的 共建结合 ， 是 自噬体 膜扩展 的关 键 。Ａ ｇ 这 ｔ８的活 性首 先受蛋 白水解酶 Ａ 的修饰 ， ｔ 进而受 Ｅ 样 酶 Ａｇ ｌ ｔ ７和
Ｅ 样酶 Ａ 的加工 。Ａｇ ２ ｔ ８一Ｐ Ｅ复合 体与 自噬体 膜 的
蛋 白复合体 ， 该复 合体 参 与 自噬体 的形 成 具有 膜外 被 的功能 。④ 自噬体 的运 输 、 泡 融合 。 自噬 体在胞 质 膜
内的运输通过微 管骨架 进行 ， 与溶 酶体膜 的融 合并 它
此， 研究 Ａ ｔ ｈｇ ｕ ｐａｙ的分子机 制不仅促进人们 对细胞 死 ｏ
亡机 制的理解 ， 而且具有潜在 的临床应 用价值Leabharlann Baidu。
物的细胞 中… 。根据 细胞 内底物 进 入溶 酶体 腔 的方
式不 同， 胞 自噬可 分为 大 自噬 （ ａｒ ｕ ｐａｙ 、 细 ｍ ｃｏ ｔ ｈ ｇ ） 小 ａｏ
合体 。②前 自噬 体 的形 成 （ ｒ —ａｔ ｈｇｓｍ ｌ ｔ ｃ ｐｅ ｕｏ ａｏｏ ａ ｓｕ — ｐ ｒ ｔｒ， Ａ ） ｕｅ Ｐ Ｓ 。肌醇三磷 酸激酶 （ Ｉ Ｋ） Ｐ 一３ 在这 个阶段 起 重要 的调控 作用 ， 与 Ａｇ 合 形成 复合 体 ， 动 膜 它 ｔ ６结 启
摘 要 细胞 白噬是 当今 细胞生物学领域的热点 问题 之一 ， 是依赖溶 酶体对胞质 蛋白和细胞 器进行 降解 的一种途径 。近年来 它
的研究表明 ， 细胞 自噬 不仅仅是生物体在饥饿状态下获取 能量 的一种方 式， 而儿与细胞 内稳 态 的维持 、 体发 育、 个 衰老 ， 以及人类 许多疾病的发生密切相关 。 关键词 细胞 自噬 Ａｇ 因 溶酶体 ｔ基 疾病
细胞 自噬（ｕｏｈ ｇ） ａｔｐ ａｙ 是依 赖溶酶体途径对胞 质蛋 白和细胞器进 行降 解 的一种过 程 ， 进化 上具 有 高度 在
保守性 ， 广泛存 在 于从 酵母 、 虫 、 线 果蝇 到 高等脊 椎 动
化， 磷酸化状态 的 Ａ ｇ３与 Ａｇ ｔ ｌ ｔｌ的亲 和力 低。当细 胞 处于饥饿状态 时 ，ｏ 激 酶 的活性受 到抑 制 ， 酸化 的 Ｔｒ 磷 Ａｇ３水平降低 ，ｔｌ和 Ａｇ３结合形成诱 导 自噬 的复 ｔ ｌ Ａｇ ｔｌ
泡的成核反应 ， 介导 Ｐ Ｓ的形成 。Ｐ Ｓ的结构 中含 有 Ａ Ａ
自噬 （ ｉ ｏｕ ｐ ａｙ 和分 子伴侣介 导 的 自噬 （ｈ ｐｒ ｍ ｃ ａｔ ｈｇ ） ｒ ｏ ｅａ ｅ －
ｏｅ ｅｉ ｅ ｕｏｈｇ ， ＭＡ） ｎ —ｍ ｄａ ｄａｔ ａｙ Ｃ ｔ ｐ 三种 方 式 。大 自噬 通 过双层膜结构将 细胞质 中可溶性蛋 白和细 胞器包 裹形 成 自噬泡 ， 由 自噬泡将其携带到溶酶 体 中降解 加工 ； 并 小 自噬通过溶 酶体 膜 的 内陷、 包裹吞 噬胞 质 中的底 物
１ 细 胞 自噬 的 分 子 机 制
不需要 Ａｇ 白， 需 要 同型和 异 型膜融 合 蛋 白的参 ｔ蛋 但 与 。自噬体外膜 与溶酶 体膜 融合 ， 内膜及 其 包含 物 被
水解酶降解 。
２ 细胞 自噬的调控
细胞 自噬 的分子机 制在酵母 细胞 中研究 得 比较 深 入， 目前 已发现 ３ ０多个 与 细胞 自噬相 关 的特 异 性 基
Ｐ 一 Ｋ的产 物三 磷 酸肌 醇及 蛋 白质／ 质 复合 体 ， Ｉ３ 脂 并
募集其 他 Ａｇ蛋 白如 Ａｇ６ Ａｇ７使膜 泡扩 展。③ 自 ｔ ｔ１ 、 ｔｌ 噬体 的形成 。一 旦前 自噬体形 成后 ， 膜泡 扩张并 将底
物包裹 、 闭形成 自噬体 ， 封 这个过程 涉及两个 Ｅ １和 Ｅ ２
家功 能 ， 清除变性或错误折叠 的蛋 白质 、 衰老或 损伤 的 细胞器 等 ， 这有 利于 细胞 内稳态 的维持 。近 年来 许 多 研究表 明 ， 细胞 自噬与 个体 发育 、 氧化性 损伤 保 护 、 肿 瘤细胞 的恶性 增 殖 及 神 经 退行 性 疾 病 有 关 Ｌ． 。 因 ３ｊ ４
结合依 赖第二 个泛素化修饰 系统 。第 二个 泛素化 修饰 系统 由 Ａ 一Ａｇ Ａ ｇＯ ｔ ２组成 ， 中 Ａｇ ｔ ｔ ７一 ｔ —Ａｇ ｌ ｌ 其 ｔ ７和 ＡｇＯ分别 起到 Ｅ ｔ ｌ １和 Ｅ ２的作 用 。Ａ ｇ２首 先 由泛 素 ｔ ｌ
连接酶 活化后 与 Ａ 形 成复 合体 ， ｔ ｔ Ａｇ ５一Ａｇ２进 而 ｔｌ 与含有 ｃｉｄ—ｃｉ结构域蛋 白 Ａｇ６结合形 成多亚基 ｏｅ ｌ ｏ ｌ ｔ１
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生物 学教 学 ２１ 年（ ６ 第５ ０１ 第３ 卷） 期
细胞 自噬 的 作 用 机 制 及 功 能
马克 学 （南 河 师 大 生 科 学 新 ４０ ） 河 省 南 范 学 命 学 院 乡 ５０ 席兴字 （ 南 新 学 教 科 系 新 ４０ ） ３７ 河 省 乡院 育 学 乡 ５０ ３３
分子 ； 分子伴侣介导 的 自噬仅存在于 哺乳 动物细胞 ， 是 指胞浆 中的分 子伴 侣 Ｈ ｃ０及其协 同伴侣 分子识 别带 ｓ７ 有 Ｋ Ｅ Ｑ一氨基 酸序 列 的可溶 性蛋 白质并 与 之 结合 ＦＲ 形成 复合 体 ， 酶 体 膜 上 的受 体蛋 白 Ｌ Ｍ ２ １ ｏ 溶 Ａ Ｐ Ａ（ｙ — ｓ ｓｍ ｏ ｅ—ａｓｃ ｔｄｍ ｍ ｒ ｅｐｏ ｉ ２ １ 别该 复合 体 ｓｏｉｅ ｅ ｂａ ｒ ｅ Ａ） ａ ｎ ｔｎ 识 并介 导底 物分子进入溶酶体腔 中降解 ｌ 。 ＿ ２ Ｊ 细胞 自噬受到各 种胁 迫信 号 的诱 导 ， 在饥 饿 状态 下胞质 中可 溶性蛋 白和部分细胞器被 降解 成氨基 酸等 用 于供 能和生物合 成 ， 这是真 核 细胞在 长期进 化 过程 中形成 的一种 自我保 护机 制。另外 ， 细胞 自噬具 有持
样泛素化修饰 系统参 与的蛋 白加工 过程。第一个 泛素 化修饰 系统 涉及 Ａ 与膜 上 的磷 脂 酰 乙醇胺 （ Ｅ） ｔ Ｐ 的 共建结合 ， 是 自噬体 膜扩展 的关 键 。Ａ ｇ 这 ｔ８的活 性首 先受蛋 白水解酶 Ａ 的修饰 ， ｔ 进而受 Ｅ 样 酶 Ａｇ ｌ ｔ ７和
Ｅ 样酶 Ａ 的加工 。Ａｇ ２ ｔ ８一Ｐ Ｅ复合 体与 自噬体 膜 的
蛋 白复合体 ， 该复 合体 参 与 自噬体 的形 成 具有 膜外 被 的功能 。④ 自噬体 的运 输 、 泡 融合 。 自噬 体在胞 质 膜
内的运输通过微 管骨架 进行 ， 与溶 酶体膜 的融 合并 它
此， 研究 Ａ ｔ ｈｇ ｕ ｐａｙ的分子机 制不仅促进人们 对细胞 死 ｏ
亡机 制的理解 ， 而且具有潜在 的临床应 用价值Leabharlann Baidu。
物的细胞 中… 。根据 细胞 内底物 进 入溶 酶体 腔 的方
式不 同， 胞 自噬可 分为 大 自噬 （ ａｒ ｕ ｐａｙ 、 细 ｍ ｃｏ ｔ ｈ ｇ ） 小 ａｏ
合体 。②前 自噬 体 的形 成 （ ｒ —ａｔ ｈｇｓｍ ｌ ｔ ｃ ｐｅ ｕｏ ａｏｏ ａ ｓｕ — ｐ ｒ ｔｒ， Ａ ） ｕｅ Ｐ Ｓ 。肌醇三磷 酸激酶 （ Ｉ Ｋ） Ｐ 一３ 在这 个阶段 起 重要 的调控 作用 ， 与 Ａｇ 合 形成 复合 体 ， 动 膜 它 ｔ ６结 启
摘 要 细胞 白噬是 当今 细胞生物学领域的热点 问题 之一 ， 是依赖溶 酶体对胞质 蛋白和细胞 器进行 降解 的一种途径 。近年来 它
的研究表明 ， 细胞 自噬 不仅仅是生物体在饥饿状态下获取 能量 的一种方 式， 而儿与细胞 内稳 态 的维持 、 体发 育、 个 衰老 ， 以及人类 许多疾病的发生密切相关 。 关键词 细胞 自噬 Ａｇ 因 溶酶体 ｔ基 疾病
细胞 自噬（ｕｏｈ ｇ） ａｔｐ ａｙ 是依 赖溶酶体途径对胞 质蛋 白和细胞器进 行降 解 的一种过 程 ， 进化 上具 有 高度 在
保守性 ， 广泛存 在 于从 酵母 、 虫 、 线 果蝇 到 高等脊 椎 动
化， 磷酸化状态 的 Ａ ｇ３与 Ａｇ ｔ ｌ ｔｌ的亲 和力 低。当细 胞 处于饥饿状态 时 ，ｏ 激 酶 的活性受 到抑 制 ， 酸化 的 Ｔｒ 磷 Ａｇ３水平降低 ，ｔｌ和 Ａｇ３结合形成诱 导 自噬 的复 ｔ ｌ Ａｇ ｔｌ
泡的成核反应 ， 介导 Ｐ Ｓ的形成 。Ｐ Ｓ的结构 中含 有 Ａ Ａ
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ｏｅ ｅｉ ｅ ｕｏｈｇ ， ＭＡ） ｎ —ｍ ｄａ ｄａｔ ａｙ Ｃ ｔ ｐ 三种 方 式 。大 自噬 通 过双层膜结构将 细胞质 中可溶性蛋 白和细 胞器包 裹形 成 自噬泡 ， 由 自噬泡将其携带到溶酶 体 中降解 加工 ； 并 小 自噬通过溶 酶体 膜 的 内陷、 包裹吞 噬胞 质 中的底 物
１ 细 胞 自噬 的 分 子 机 制
不需要 Ａｇ 白， 需 要 同型和 异 型膜融 合 蛋 白的参 ｔ蛋 但 与 。自噬体外膜 与溶酶 体膜 融合 ， 内膜及 其 包含 物 被
水解酶降解 。
２ 细胞 自噬的调控
细胞 自噬 的分子机 制在酵母 细胞 中研究 得 比较 深 入， 目前 已发现 ３ ０多个 与 细胞 自噬相 关 的特 异 性 基
Ｐ 一 Ｋ的产 物三 磷 酸肌 醇及 蛋 白质／ 质 复合 体 ， Ｉ３ 脂 并
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物包裹 、 闭形成 自噬体 ， 封 这个过程 涉及两个 Ｅ １和 Ｅ ２
家功 能 ， 清除变性或错误折叠 的蛋 白质 、 衰老或 损伤 的 细胞器 等 ， 这有 利于 细胞 内稳态 的维持 。近 年来 许 多 研究表 明 ， 细胞 自噬与 个体 发育 、 氧化性 损伤 保 护 、 肿 瘤细胞 的恶性 增 殖 及 神 经 退行 性 疾 病 有 关 Ｌ． 。 因 ３ｊ ４
结合依 赖第二 个泛素化修饰 系统 。第 二个 泛素化 修饰 系统 由 Ａ 一Ａｇ Ａ ｇＯ ｔ ２组成 ， 中 Ａｇ ｔ ｔ ７一 ｔ —Ａｇ ｌ ｌ 其 ｔ ７和 ＡｇＯ分别 起到 Ｅ ｔ ｌ １和 Ｅ ２的作 用 。Ａ ｇ２首 先 由泛 素 ｔ ｌ
连接酶 活化后 与 Ａ 形 成复 合体 ， ｔ ｔ Ａｇ ５一Ａｇ２进 而 ｔｌ 与含有 ｃｉｄ—ｃｉ结构域蛋 白 Ａｇ６结合形 成多亚基 ｏｅ ｌ ｏ ｌ ｔ１