酿酒酵母中Snf7参与细胞自噬作用机制的初步探究

发布时间：2020-11-21 11:27

　　 细胞自噬是一种在进化上高度保守的胞内降解过程。细胞自噬在细胞内组成型地发生,这一过程可以被包括饥饿、缺氧以及病原体入侵在内的多种环境压力进一步诱导。细胞自噬使细胞在极端环境下得以维持基本的代谢水平,不足或过高的自噬水平都会对细胞造成严重的损伤。研究发现多种疾病的发生都与细胞自噬水平失调有关。探究细胞自噬过程的详细分子机制,对阐明细胞自噬作用机理和寻找治疗相关疾病新的作用靶点具有重要意义。巨自噬是被最广泛研究的细胞自噬类型之一,巨自噬过程中会形成双层膜包被的自噬体,自噬体的形成需要自噬泡封闭从而完全包裹需要降解的底物。自噬泡如何通过膜的重塑形成封闭的自噬体,其分子机制仍然有待研究。有文献报道ESCRT(endosomal sorting complex required for transport)复合物参与了自噬泡的封闭过程,但仍未能阐明其详细的分子机制。本论文通过荧光共定位实验和EGFP-Atg8(autophagy-related protein 8)降解实验发现酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)ESCRT-III复合物的核心组分Snf7(sucrose nonfermenting protein 7)参与调控了巨自噬过程中自噬泡的封闭过程。Snf7基因敲除导致自噬过程不能正常进行,而ESCRT-III复合物组装过程中Snf7的上游组分Vps20(vacuolar protein sorting-associated protein 20)基因的敲除对自噬过程没有显著影响,说明Snf7在自噬体上发挥功能并不依赖ESCRT-III复合物的传统组装方式,即只有部分ESCRT-III复合物的组分参与了酿酒酵母自噬泡的封闭过程。更重要的是,我们发现Snf7和Atg8之间存在相互作用,因此,生理条件下,Snf7可能通过和Atg8相互作用被招募至自噬体上发挥功能。我们的实验结果初步证实了Snf7参与自噬泡的封闭过程,为进一步理解自噬体的发生过程提供了新思路。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：Q25
【部分图文】：

图 1.1 细胞自噬相关过程示意图[14]非选择性自噬可以分为 6 个过程：（1）诱导；（3）成核；（4）扩大与成熟；（6）融合；（7）破裂；（8）释放。选择性自噬相对增加了（2）底物识别和包裹。（5）自噬体与液泡融合之后，多数自噬相关蛋白会回收利用，进行下一轮的自噬过程。图中 Cvt 途径和过氧化物酶体自噬是两种典型的选择性自噬。Amphisome 途径主要在哺乳动物细胞中发挥作用，其余途径以在酵母细胞的发生过程为例呈现。微自噬将需要降解的物质直接通过膜的内陷作用运输至液泡（酵母和植物中）完成降解[15, 16]。在黑腹果蝇和哺乳动物细胞中，晚期胞内体的形成过程也涉及到类似的机制，随后发现在酵母中也存在相同的过程，一般称之为胞内体微自噬（endosomal microautophagy）[17, 18]。在酵母体内，微自噬参与了多种底物的降解过程，包括过氧化物酶体[16]、部分细胞核[19]、受损的线粒体[20]和脂肪滴[21]；在植物中，微自噬还介导了花青素的降解[22]。一些酵母的微自噬过程同样需要巨自噬过程的关键蛋白参与，如 Atg7、Atg8 以及 Atg9 等[23]。不同的是，胞内体微自噬过程则依赖

和 PAS 存在一定的联系，给这些蛋白加上荧光标一部分外，还能观察到类似早期液泡的光斑，即 有和成熟的自噬体保持联系，这方面的例外主要tg8（Atg8 也通过底物识别在确定自噬的特异性方面成为定位 PAS 和追踪自噬过程的良好标记。大多数 PAS 上的组装具有明显的层次性[47]。在正常生长 的似乎是支架蛋白 Atg11，Atg11 随后招募 Atg1 生，Atg17-Atg31-Atg29亚复合物会取代Atg11在P，Atg9 也会被招募至 PAS[50]。紧接着，Ptd6 结合复合物以及之后的 Atg8-磷脂乙醇胺（PE） PAS 是一个瞬间的结构，Atg 蛋白的定位也是动自噬体形成后，大部分 Atg 蛋白会从自噬体上解

华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文典型的自噬发生过程包括自噬泡的诱导（induction）、成核（nucleation）、扩大（expansion）、成熟（completion）形成自噬体，自噬体和溶酶体或液泡融合（fusion）以及最后的降解过程[52]（图 1.3）。从起始到成核，会形成初级的双层膜隔离区域，即自噬泡[53]。接下来，自噬泡开始扩大至成熟阶段。自噬泡是一种圆盘结构，会扩张、聚集成杯状结构，并最终封闭，包裹其周围的底物，不同来源的膜促进了自噬泡的形成[40, 54, 55]。存在不同的调控机制来决定扩大过程是否具有选择性。参与这一过程的关键组分包括两个类泛素蛋白的结合系统[56]。这两个系统利用了类泛素蛋白Atg12（以及调控其类泛素化的酶类 Atg5、Atg7、Atg10 和 Atg16）和 Atg8（以及调控其类泛素化的酶类 Atg3、Atg4 和 Atg7）[51, 57]。扩大过程还涉及到 Atg9-vesicles循环系统。Atg9 是 Atg 蛋白中唯一的穿膜蛋白，它往返于 PAS 和其他细胞结构，携带或指引膜组织参与到自噬泡的扩大过程[50]。
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本文编号：2892932