2024国自然热点——自噬该如何研究?高分文献给你答案

文摘   2024-08-28 20:01   上海  

近年来,自噬由于其在生物医学领域的巨大潜力,成为了国家自然科学基金的热点领域,众多项目获得了资助。

自噬是一种细胞内的降解和回收系统,主要功能是去除损坏的细胞器、蛋白质聚集体和其他细胞废物,以及在能量匮乏时分解这些组分以供细胞利用。这一过程对维持细胞的内部环境稳定、防止细胞受损及其死亡至关重要。


自噬与疾病的关系:

自噬在多种疾病中发挥着重要作用,包括神经退行性疾病(如阿尔茨海默症和帕金森病)、癌症、心血管病及自身免疫疾病等。例如,自噬在阿尔茨海默症中的作用体现在其能够帮助清除脑内的异常蛋白β-淀粉样蛋白和tau蛋白;而在癌症中,自噬既可以抑制肿瘤的形成,也可能在肿瘤细胞适应压力环境中提供生存优势。


自噬受到广泛关注的原因:

细胞生存与死亡的调节机制:自噬是细胞对抗压力反应的一种方式,如营养不足或氧气供应不足。研究自噬如何在不同的生理和病理状态下调节细胞的生存或死亡,对于理解细胞如何应对环境变化至关重要。

治疗潜力:自噬相关路径的调控可能为治疗各种疾病提供新的策略。例如,通过调节自噬活动来清除有害蛋白质聚集,或者通过抑制自噬来阻止癌细胞利用自噬逃避化疗药物的毒性。

疾病模型和新药开发:自噬在动物模型中的作用帮助科学家理解复杂疾病的发病机制,并且自噬的调节剂已经成为开发新治疗药物的重要目标。


综上所述,自噬作为一种基本的生物学过程,其在健康和疾病中的双重作用以及潜在的治疗应用,使得其成为当前生命科学研究的热点之一。



下面来看几篇高分文献的研究:

1. CDKL5 regulates p62-mediated selective autophagy and confers protection against neurotropic viruses

CDKL5 调节 p62 介导的选择性自噬并赋予对嗜神经病毒的保护作用

《Journal of Clinical Investigation》IF:15.9

摘要:病毒吞噬是病毒成分的选择性自噬体吞噬和溶酶体降解,对神经元细胞存活和抗病毒免疫至关重要。然而,导致病毒抗原识别和自噬机制捕获的机制仍然知之甚少。在这里,我们确定了已知在神经发育中起作用的细胞周期蛋白依赖性激酶样 5 (CDKL5) 是病毒吞噬的重要调节因子。CDKL5 的功能丧失突变与严重的神经发育性脑病有关。我们发现 CDKL5 的缺失或 CDKL5 临床相关致病突变体的表达减少了 Sindbis 病毒 (SINV)(一种嗜神经性 RNA 病毒)的病毒自噬,并增加了 SINV 衣壳蛋白聚集体的细胞内积累和细胞毒性。Cdkl5敲除小鼠在SINV感染后表现出病毒抗原积累增加和神经元细胞死亡,在感染几种嗜神经病毒后致死率增加。机理研究表明,CDKL5 直接结合经典选择性自噬受体 p62 并在 T269/S272 位点磷酸化 p62,以促进其与病毒衣壳聚集体的相互作用。我们发现 CDKL5 介导的 p62 磷酸化促进了大型 p62 包涵体的形成,这些包涵体捕获病毒衣壳以启动衣壳靶向自噬机制。总体而言,这些发现确定了自噬激活的细胞自主先天免疫机制,以在感染期间清除细胞内有毒病毒蛋白聚集体。

(https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ 37917202/)2024-01


2. Microglial cytokines poison neuronal autophagy via CCR5, a druggable target

小胶质细胞因子通过CCR5(一种可成药的靶标)毒害神经元自噬

《Autophagy》IF:13.3

摘要:在神经退行性疾病的前驱期,小胶质细胞切换到活化状态,导致促炎因子的分泌增加。我们报道了活化小胶质细胞分泌组中所含的 C-C 趋化因子配体 3 (CCL3)、C -C 趋化因子配体 4 (CCL4) 和 C -C 趋化因子配体 5 (CCL5) 通过非细胞自主机制抑制神经元自噬。这些趋化因子结合并激活神经元 C-C 趋化因子受体 5 型 (CCR5),进而促进磷酸肌醇 3-激酶 (PI3K) - 蛋白激酶 B (PKB,或 AKT) - 雷帕霉素复合物 1 (mTORC1) 通路激活的哺乳动物靶标,抑制自噬,从而导致神经元细胞质中聚集易感蛋白的积累。CCR5及其趋化因子配体的水平在亨廷顿病(HD)和tau蛋白病小鼠模型的大脑中增加。CCR5 的积累可能是由于自扩增机制,因为 CCR5 是自噬的底物,而 CCL5-CCR5 介导的自噬抑制会损害 CCR5 降解。此外,CCR5 的药理学或遗传抑制挽救了 mTORC1 自噬功能障碍并改善了 HD 和 tau 病小鼠模型中的神经退行性变,这表明 CCR5 过度激活是驱动这些疾病进展的致病信号

(https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ 37358357/)2024-04



3 PHAF1/MYTHO is a novel autophagy regulator that controls muscle integrity

PHAF1/MYTHO是一种新型自噬调节剂,可控制肌肉完整性

《Autophagy》IF:13.3

摘要:骨骼肌在运动、姿势、产热和全身代谢中起着关键作用。自噬在调节肌肉质量、功能和完整性方面起着至关重要的作用。然而,调节自噬的分子机制仍不完全清楚。在我们最近的研究中,我们发现并表征了一种新的叉头盒O(FoxO)依赖性基因PHAF1 / MYTHO(吞噬体组装因子1/宏自噬和青年优化器),作为一种控制肌肉完整性的新型自噬调节剂。MYTHO/PHAF1 在多种情况下上调,导致肌肉萎缩,其表达的下调可避免由空腹、去神经支配、恶病质和败血症引发的肌肉萎缩。PHAF1/MYTHO的过表达足以诱导肌肉萎缩。PHAF1/MYTHO 的长期下调会导致严重的肌病表型,其特征是自噬受损、肌肉无力、肌纤维变性、哺乳动物雷帕霉素复合物 1 (mTORC1) 靶标过度激活和广泛的超微结构缺陷,例如蛋白质和膜结构以及管状聚集体的积累。这种肌病表型在给予 mTORC1 抑制剂雷帕霉素后减弱。这些发现将PHAF1/MYTHO定位为骨骼肌自噬和组织完整性的新型调节因子。

(https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ 37309183/)2024-04


4. Chaperone-mediated autophagy protects against hyperglycemic stress

伴侣介导的自噬可防止高血糖应激

《Autophagy》IF:13.3

摘要:伴侣介导的自噬 (CMA) 是溶酶体蛋白水解的主要途径,对细胞稳态和代谢至关重要,其缺陷与多种人类病理有关。虽然CMA在哺乳动物中得到了很好的描述,但功能证据直到最近才在鱼类中被记录下来,这为在新的角度下解决这一功能开辟了新的视角。现在我们建议探索虹鳟鱼(RT,Oncorhynchus mykiss)的CMA功能,虹鳟鱼是一种被认为是葡萄糖不耐症模式生物的鱼类,其特征是存在CMA限制因子Lamp2A(溶酶体相关膜蛋白2A)的两个旁系同源物。为此,我们在 RT 肝瘤衍生细胞系 (RTH-149) 中验证了以前用于追踪哺乳动物细胞中功能性 CMA 的荧光报告基因 (KFERQ-PA-mCherry1)。我们发现,与对照组(5 mM)相比,高葡萄糖水平(HG,25 mM)的孵育诱导CMA报告基因转位到溶酶体和/或晚期内体,并缩短了其半衰期(5 mM),从而证明CMA通量增加。此外,我们观察到 HG 暴露后 CMA 的激活是由线粒体活性氧的产生介导的,并且涉及抗氧化转录因子 Nfe2l2/Nrf2(nfe2 与 bZIP 转录因子 2 类似)。最后,我们证明了CMA对HG诱导的应激起着重要的保护作用,主要由两种RT Lamp2A之一介导。总之,我们的研究结果为放疗中 CMA 活性的存在提供了明确的证据,并强调了 CMA 在葡萄糖相关代谢紊乱中的作用和调节

(https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37798944 /)2024-04


5. Secretory autophagy-promoted cargo exocytosis requires active RAB37

中文:分泌性自噬促进的货物胞吐作用需要活性 RAB37

发文期刊:《Autophagy》IF:13.3

摘要:RAB37 GTP 酶通过在非活性 GDP 结合形式和活性 GTP 结合形式之间循环来调节货物胞吐作用。我们发现RAB37在饥饿条件下同时调节肺癌细胞中金属蛋白酶1(TIMP1)分泌的自噬活化和组织抑制剂。TIMP1 是一种炎性细胞因子,是基质金属蛋白酶基质金属蛋白酶 9 的已知抑制分子,在无血清条件下通过常规胞吐作用抑制肺癌细胞在体外和体内的迁移。值得注意的是,我们揭示了分泌型自噬以 RAB37 和 Sec22b 依赖性方式参与 TIMP1 分泌。Sec22b 是一种 SNARE 家族蛋白,参与分泌自噬的囊泡和膜融合。敲低 Sec22b 可降低 TIMP1 分泌和细胞运动,但不影响饥饿条件下的细胞增殖。我们证实,饥饿激活的 RAB37 伴有 Sec22b 对于分泌自噬以进一步增强 TIMP1 胞吐作用至关重要。我们进一步使用标签外药物胺碘酮来证明自噬诱导促进 TIMP1 分泌,并在肺对肺小鼠模型中以 RAB37 依赖性方式抑制肺癌细胞的运动和转移。总之,我们证明了 RAB37 激活在肺癌中分泌 TIMP1 分泌的分泌自噬中起着关键的调节作用。

(https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/ 37151129/)2024-04

综上所述, 自噬研究可以聚焦于它在各种疾病中的角色,特别是神经退行性疾病、癌症和代谢失调。通过深入研究自噬的分子机制和信号通路,例如通过探索特定基因如CDKL5和PHAF1/MYTHO在调控自噬中的作用,可以开发出靶向这些通路的新疗法。此外,结合先进的生物技术和高影响因子期刊的最新研究,如《Autophagy》,可以更好地理解自噬在维持细胞稳态和应对细胞压力中的复杂功能。这不仅有助于揭示疾病的发病机理,也可能促进新治疗策略的开发。


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