COPII囊泡衣被蛋白SEC24A在巨自噬通路中的功能研究

细胞自噬是一种重要且保守的细胞内降解过程,通过形成双层膜的自噬体包裹细胞内容物进行降解。内质网来源的COPII囊泡被认为是饥饿诱导的应激过程中自噬体的膜源。探究了COPII囊泡衣被蛋白SEC24A在巨自噬通路中的作用。利用siRNA干扰技术敲低SEC24A的表达,EBSS饥饿处理对照组和SEC24A敲低组HeLa细胞2 h诱导自噬发生,经Western blot和免疫荧光实验检测自噬底物蛋白p62和自噬标志蛋白LC3-II的蛋白水平变化,以确定SEC24A是否参与自噬。通过RFP-GFP-LC3串联荧光检测自噬体和自噬溶酶体的数目,利用蛋白酶K保护实验验证自噬缺陷发生在自噬体闭合之前或者之后,利用免疫荧光实验检测敲低SEC24A对自噬通路上ATG复合物的影响,以确定SEC24A调控自噬通路的位点。通过免疫共沉淀实验验证SEC24A与自噬相关蛋白ATG9A是否存在相互作用。蛋白检测实验发现,饥饿条件下与对照细胞相比,敲低SEC24A细胞内自噬底物蛋白p62积累,而标志蛋白LC3-II减少。RFP-GFP-LC3串联荧光实验显示,敲低SEC24A后自噬体及自噬溶酶体的数目均减少。蛋白酶K保护实验显示,SEC24A敲低细胞中受膜结构保护的p62和GFP-LC3均减少,提示SEC24A作用位点在自噬体闭合之前。免疫荧光实验显示,敲低SEC24A的表达后ATG14L、ATG16L1点状结构减少,而ATG9A点状结构的数量没有明显变化,提示SEC24A作用于ATG14L、ATG16L1上游。免疫共沉淀实验显示SEC24A与ATG9A存在相互作用。研究结果不仅有助于深化对自噬体形成过程和分子机制的了解,也为全面解读COPII囊泡及其衣被蛋白在自噬中的重要作用提供了信息。     

全反式维甲酸调控自噬促进肝祖细胞成熟分化的作用研究

该研究探讨全反式维甲酸(all-trans retinoic acid,ATRA)体外诱导小鼠胚胎肝祖细胞HP14-19细胞成熟分化及ATRA对细胞自噬水平的调控作用。应用1μmol/L ATRA处理小鼠胚胎肝祖细胞HP14-19细胞,不同时间点进行荧光素酶报告基因检测ALB-Gluc活性,Real-time PCR检测肝细胞相关标志基因的表达,吲哚菁绿(indocyanine green,ICG)及过碘酸–希夫(periodicacid-schiff,PAS)染色检测细胞的成熟功能;透射电镜观察自噬体及细胞连接,ptf LC3质粒转染细胞,激光共聚焦显微镜观察自噬流,Western blot检测自噬相关标志蛋白质水平等综合分析自噬的变化情况。结果显示,与对照组相比,ATRA可显著增强HP14-19细胞ALB-Gluc活性,抑制肝前体细胞标志DLK和AFP的表达,促进成熟肝细胞标志ALB、CK18、TAT和Apo B的表达,ICG及PAS染色阳性细胞数显著增多(P0.05);透射电镜结果可见ATRA诱导组出现大量自噬体和自噬溶酶体,同时细胞间紧密连接增多,并且自噬相关标志蛋白质Beclin1、LC3-II、RAB7水平增高,P62水平无显著变化,LC3-II/LC3-I的比值明显增加(P0.05);激光共聚焦显微镜可见ATRA组细胞质内黄色斑点的自噬体及红色斑点的自噬溶酶体均较对照组明显增多,自噬抑制剂3-MA和Baflomycin可抑制ATRA诱导的HP14-19细胞的ICG摄取和糖原合成功能。综上所述,ATRA可能通过调节细胞自噬水平有效诱导小鼠胚胎肝祖细胞的分化成熟。     

RTN4对于结肠癌细胞增殖的调控作用

2018年全球癌症统计调查显示,结直肠癌约占患癌新病例的12.1%。因此,寻找新的结肠癌发生有关的基因,发现新的治疗靶点显得尤为迫切。通过数据库分析发现,RTN4基因的表达水平与结肠癌患者生存率的相关性具有统计学意义。针对RTN4基因构建其干扰质粒,将慢病毒作为载体转染结肠癌HCT116细胞中构建敲低RTN4的结肠癌细胞系,最后检测了低表达后RTN4基因的细胞增殖。结果发现,敲低RTN4基因后显著促进了结肠癌细胞HCT116的增殖,研究通过Western blot观察敲低RTN4后HCT116细胞自噬通路相关蛋白p62和LC3的表达情况,发现与对照组相比较,敲低RTN4组LC3转化量（LC3-II/LC3-I）增多,而p62蛋白减少。研究分析了RTN4的潜在抑癌作用,发现敲低RTN4基因会显著增强结肠癌细胞的增殖能力,并且诱导自噬,说明RTN4可能与激活LC3/p62自噬途径有关。     

脂多糖通过mTOR途径抑制肝细胞脂质自噬

本研究旨在探讨脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)对肝细胞脂质自噬的影响及其机制。体外培养人肝癌细胞株HepG2,用0.1 mmol/L软脂酸(palmitic acid, PA)负荷,分为对照(0μg/mL LPS)组、LPS (10μg/mL)组、LPS+DMSO组、LPS+雷帕霉素(rapamycin, RAPA, 10μmol/L)组。油红O染色观察HepG2细胞内脂质积聚情况;自噬双标腺病毒mRFP-GFP-LC3转染细胞后激光共聚焦显微镜观察细胞自噬流;通过氟硼二吡咯BODIPY 493/503荧光染料和溶酶体标记物溶酶体关联膜蛋白1 (lysosomal associated membrane protein 1, LAMP1)进行脂滴和溶酶体的共定位,反映细胞内脂质自噬水平;Western blot检测哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)、p-mTOR、核糖体S6激酶1 (ribosome protein subunit 6 kinase 1,S6K1)、p-S6K1、LC3II/I、P62蛋白表达。结果显示,与对照组相比,LPS组细胞油红O染色红染脂滴增加,自噬体增加,自噬溶酶体明显降低,LAMP1/BODIPY共定位率降低(P 0.05),p-mTOR/mTOR、p-S6K1/S6K1和LC3II/LC3I比值升高,P62蛋白表达增加(P 0.05)。加入RAPA干预后,与LPS+DMSO组相比,自噬体减少,自噬溶酶体明显增加,LAMP1/BODIPY共定位率升高(P 0.05),肝细胞油红O染色红染脂滴减少(P 0.001)。综上,LPS通过激活mTOR通路抑制HepG2细胞脂质自噬,从而加重细胞内脂质积聚。     

自噬在TXNIP过表达诱导的INS-1胰岛细胞凋亡中的作用

硫氧还蛋白相互作用蛋白(thioredoxin interacting protein,TXNIP)是内源性硫氧还蛋白结合抑制蛋白,在糖尿病患者血清和组织中均高表达。本研究观察TXNIP过表达对正常糖脂浓度下培养的INS-1细胞自噬水平的影响,并分析自噬在TXNIP诱导的细胞凋亡中的作用。常规培养的INS-1胰岛细胞分为正常培养组、空病毒(Ad-eGFP)组和TXNIP过表达(Ad-TXNIP-eGFP)组,后两组转染相应腺病毒,48 h后测定TXNIP mRNA和蛋白的表达情况;用Western blot检测各组自噬相关的Beclin-1、LC3和P62的蛋白表达情况,以cleaved caspase 3/caspase 3比值和流式细胞术检测各组细胞凋亡情况;用IF/ICC法检测各组细胞内自噬体数量的变化。结果显示,与Ad-eGFP组相比,Ad-TXNIP-eGFP组TXNIP mRNA和蛋白表达量均明显升高;与Ad-eGFP组相比,Ad-TXNIP-eGFP组LC3-II/LC3-I比值和Beclin-1蛋白表达水平升高,P62蛋白表达降低,自噬体荧光强度增强,细胞凋亡率升高,cleaved caspase 3/caspase 3比值上升。使用自噬抑制剂3-MA干预后,与TXNIP过表达组相比,TXNIP过表达+3-MA组自噬明显受到抑制,同时凋亡明显减轻。以上结果提示,在正常糖脂浓度培养下的INS-1细胞过表达TXNIP可以通过诱导自噬促进细胞凋亡。     

真菌次级代谢产物11’-deoxyverticillin A(C42)通过降低自噬基因的表达抑制肝炎病毒(HBV)复制

C42属于epipolythiodioxopiperazines(ETPs)二酮呱嗪类化合物,具有多种生物学活性,包括抑制病毒复制;不过其对hepatitis B virus(HBV)复制的影响及机理鲜有报道。自噬是广泛存在于真核细胞、通过溶酶体降解长半衰期蛋白的现象,参与多种生理、病理过程。有研究发现自噬对HBV的复制至关重要。C42是否通过改变自噬来影响此病毒的复制目前还未见报道。在该研究中,我们发现表达HBV基因组的Hep G2.215细胞较原始的Hep G2细胞,自噬体明显增加并伴随着Akt磷酸化的增高。C42可以降低自噬基因LC3-II和p62的水平,同时会影响Akt信号通路。氯喹是一种自噬抑制剂,它的存在可以抑制C42导致的LC3-II降低,表明C42可以引起该细胞的自噬。敲降自噬基因和抑制Akt磷酸化均可以减少HBV-X蛋白表达。而利用氯喹抑制自噬体与溶酶体的融合却提高了HBV-X蛋白水平。由于HBV-X对该病毒的复制至关重要,因此,我们认为,C42通过自噬和Akt信号通路来抑制HBV的复制。     

真菌次级代谢产物11’-deoxyverticillin A（C42）通过降低自噬基因的表达抑制肝炎病毒（HBV）复制

C42属于epipolythiodioxopiperazines（ETPs）二酮呱嗪类化合物,具有多种生物学活性,包括抑制病毒复制;不过其对hepatitis B virus（HBV）复制的影响及机理鲜有报道。自噬是广泛存在于真核细胞、通过溶酶体降解长半衰期蛋白的现象,参与多种生理、病理过程。有研究发现自噬对HBV的复制至关重要。C42是否通过改变自噬来影响此病毒的复制目前还未见报道。在该研究中,我们发现表达HBV基因组的HepG2.215细胞较原始的HepG2细胞,自噬体明显增加并伴随着Akt磷酸化的增高。C42可以降低自噬基因LC3-II和p62的水平,同时会影响Akt信号通路。氯喹是一种自噬抑制剂,它的存在可以抑制C42导致的LC3-II降低,表明C42可以引起该细胞的自噬。敲降自噬基因和抑制Akt磷酸化均可以减少HBV-X蛋白表达。而利用氯喹抑制自噬体与溶酶体的融合却提高了HBV-X蛋白水平。由于HBV-X对该病毒的复制至关重要,因此,我们认为,C42通过自噬和Akt信号通路来抑制HBV的复制。     

ESAT6通过mTOR抑制自噬并促进BCG增殖

目的研究mTOR在结核杆菌毒力因子ESAT6诱导的自噬抑制以及促进BCG增殖中的作用。方法 PCMV-HA-ESAT6质粒转染Raw264.7细胞,用蛋白免疫印迹检测LC3、P62、P-mTOR和P-70S6K表达水平;用mTOR阻断剂Torin1联合ESAT6转染以及分别作用于Raw264.7细胞后,免疫印迹检测P62和P-mTOR表达水平,LysoTracker Red染色观察溶酶体变化,BCG增殖实验计数各组菌落数。结果 ESAT6转染细胞后,细胞P62、P-mTOR和P-70S6K表达水平显著增高,LC3I完成向LC3II的转化;联合Torin1的ESAT6转染组和Torin1处理组的P-mTOR和P62无显著变化,溶酶体无变化,BCG菌落数减少。结论 ESAT6诱导的自噬抑制和BCG的增殖依赖于mTOR的活化。     

肠道病毒A71型亚单位蛋白对RD细胞自噬活化的影响

肠道病毒A71型（Enterovirus-A71, EV-A71）能够活化宿主细胞的自噬并依赖自噬促进其复制,然而EV-A71的亚单位蛋白对自噬的活化目前仍不清楚。为探讨EV-A71亚单位蛋白对人横纹肌肉瘤（Human rhabdomyosarcoma, RD）细胞自噬活化的影响,将EV-A71的亚单位蛋白重组真核质粒转染至RD细胞,采用抑制剂MK-2206阻断PI3K/Akt途径,共聚焦显微镜和免疫印迹检测自噬活化。过表达EV-A71亚单位蛋白的RD细胞中PI3K/Akt途径、p38、JNK和ERK途径均呈现不同程度活化,同时RD细胞呈现出绿色荧光表明自噬发生活化,特别是EV-A71的VP2和2A。EV-A71亚单位蛋白使LC3-II/LC3-I的转化水平提升,EV-A71亚单位蛋白（VP2、VP3、VP4、2A、2B和2C）显著提升p62的表达水平,EV-A71 VP1显著下调p62的表达水平但显著上调LAMP-1和LAMP-2的表达水平。阻断PI3K/Akt途径后,过表达EV-A71亚单位蛋白的RD细胞绿色荧光强度显著减弱、自噬被阻断,同时LC3-II/LC3-I的转化水平显著降...     

PLCε通过GLS/p-mTOR途径促进膀胱癌细胞T24生存

谷氨酰胺对于细胞的代谢和生长十分重要,也是血液中含量最丰富的氨基酸,且肿瘤的代谢特征之一就是谷氨酰胺成瘾。该研究探讨磷脂酰肌醇特异性磷脂酶PLC epsilon(phospholipase C epsilon,PLCε)是否通过谷氨酰胺酶(glutaminase,GLS),调节膀胱癌细胞T24自噬,促进膀胱癌细胞生存。首先通过数据库Su Multi-cancer Statistics、Sanchez-Carbayo Bladder 2和细胞实验分析PLCε在膀胱癌中表达情况。结果表明,PLCε在膀胱癌中高表达。并通过LV-shPLCε转染膀胱癌细胞T24后,q-PCR和Western blot检测PLCε在膀胱癌细胞T24中的表达情况以及对凋亡和自噬的影响,同时免疫荧光检测细胞内自噬斑点(LC3)的变化。结果显示,敲低PLCε后,Caspase-3/Caspase-8/LC3-Ⅱ表达增加,p62表达降低;流式细胞术结果显示凋亡率增高;免疫荧光发现自噬斑点LC3均增多;GLS和p-mTOR的表达受到抑制。在shPLCε组中添加过表达GLS质粒后,p-mTOR和p62表达增加,LC3-Ⅱ表达降低并且免疫荧光自噬斑点LC3减少;加入敲低GLS质粒后出现相反结果。该研究得出,PLCε通过GLS/p-mTOR抑制膀胱癌细胞T24自噬,促进膀胱癌细胞T24的生存。     

DDIT3/CHOP promotes autophagy in chondrocytes via SIRT1-AKT pathway

Endoplasmic reticulum (ER) stress can initiate autophagy via unfolded protein response (UPR). As a key downstream gene of UPR, DDIT3/CHOP is expressed in chondrocytes. However, the regulation mechanism of DDIT3/CHOP on autophagy in chondrocytes remains unclear. In this study, the expression levels of autophagic markers Beclin1 and LC3B were found to decrease while p62 increase in the tibial growth plate and costal primary chondrocytes from DDIT3/CHOP KO mice. In vitro, overexpressing DDIT3/CHOP induced autophagy in ATDC5 chondrocytes, displaying an elevated immunofluorescence signal of LC3B and elevated numbers of autophagosomes and autolysosomes. Analysis of the gain- and loss-of-function indicated that the protein level of Beclin1 and the ratio of LC3BII/I increased in DDIT3/CHOP overexpression cells, whereas decreased in DDIT3/CHOP knockdown cells. The decreased level of p62 and additional accumulation of LC3BII caused by chloroquine (CQ) further indicated that DDIT3/CHOP enhanced autophagic flux. Mechanistically, we found that DDIT3/CHOP binds directly to the promoter of SIRT1 to promote its expression by CHIP, qRT-PCR, and Western blot analysis. In addition, SIRT1 enhanced autophagic activity in ATDC5 cells, and inhibition or activation of SIRT1 partially reversed the effect of overexpressing or downregulating DDIT3/CHOP on autophagy. Furthermore, AKT signaling was found to be responsible for DDIT3/CHOP-regulated autophagy in ATDC5 cells. SIRT1 knockdown reversed the effect of DDIT3/CHOP overexpression on AKT signaling. In conclusion, our data clarifies that DDIT3/CHOP promotes autophagy in ATDC5 chondrocytes through the SIRT1-AKT pathway. These results were also confirmed in the primary chondrocytes.     

Alkaline stress-induced autophagy is mediated by mTORC1 inactivation

The activation of autophagic pathway by alkaline stress was investigated. Various types of mammalian cells were subjected to alkaline stress by incubation in bicarbonate buffered media in humidified air containing atmospheric 0.04% CO(2) . The induction of autophagy following alkaline stress was evaluated by assessing the conversion of cytosolic LC3-I into lipidated LC3-II, the accumulation of autophagosomes, and the formation of autolysosomes. Colocalization of GFP-LC3 with endolysosomal marker in HeLa GFP-LC3 cells undergoing autophagic process by alkaline stress further demonstrates that autophagosomes triggered by alkaline stress matures into autolysosomes for the lysosome dependent degradation. We found that the inactivation of mTORC1 is important for the pathway leading to the induction of autophagy by alkaline stress since the expression of RhebQ64L, a constitutive activator of mTORC1, downregulates the induction of autophagy after alkaline stress in transfected human 293T cells. These results imply that activation of autophagic pathway following the inactivation of mTORC1 is important cellular events governing alkaline stress-induced cytotoxicity and clinical symptoms associated with alkalosis.     

Free fatty acids stimulate autophagy in pancreatic β-cells via JNK pathway

Recent studies have suggested that free fatty acids stimulate autophagy of pancreatic beta cells. The aim of this study was to verify the free fatty acids (FFA)-induced autophagy and investigate its molecular mechanism. As reported previously, palmitate strongly enhanced the conversion of light chain (LC)3-I to LC3-II, a marker of activation of autophagy in INS-1 beta cells. Palmitate-induced conversion of LC3-I to LC3-II was also observed in neuron-, muscle-, and liver-derived cells. In addition, palmitate induced the formation of typical autophagosomes and autolysosomes and enhanced the degradation rate of long-lived proteins. These results confirmed that palmitate activates autophagic flux in most of the cells. While FFAs reportedly activate several signal transduction pathways in beta cells, palmitate-induced autophagy was blocked by a JNK inhibitor. Although enhanced oxidative stress and endoplasmic reticulum (ER) stress are suspected to mediate FFA-induced activation of JNK1, the induction of autophagy was not associated with changes in molecular markers related to oxidative and endoplasmic reticulum stresses. On the other hand, phosphorylation of double stranded RNA-dependent protein kinase (PKR) paralleled JNK1 activation. Considered together, our study suggested that FFA stimulated functional autophagy possibly through the PKR-JNK1 pathway independent of ER or oxidative stress.     

lncRNA XIST-miR137-ATG5调节细胞自噬功能在肠癌细胞5-氟胞嘧啶耐药性中的作用

摘要 目的：本文旨在研究长链非编码RNA XIST-miR137-ATG5的相互作用,同时探讨其调节细胞自噬功能与肠癌细胞5-氟胞嘧啶敏感性的关系。方法：实时聚合酶链反应(real time PCR)检测XIST与miR-137在肠癌细胞中的表达;采用脂质体转染法将si-XIST,miR-137转染入肠癌SW480及HCT116细胞中。采用CCK-8检测瞬时转染si-XIST对肠癌细胞增殖及5-FU敏感性的影响;并利用双荧光素酶报告实验检测miR-137与XIST, miR-137与ATG5相互关系。Western blot方法检测XIST- miR137- ATG5对细胞自噬的影响。结果：与正常结肠细胞FHC比较, XIST在结肠癌细胞系明显高表达,miR-137在结肠癌细胞系明显低表达。与阴性对照组比较,转染si-XIST后,SW480及HCT116细胞增殖能力明显受到抑制,对F-5U的敏感性增强,且抑制自噬蛋白Beclin-1及LC3II/LC3 I的表达。miR-137可与XIST,ATG5 3''UTR结合,抑制XIST和ATG5的表达及功能。在结肠癌SW480细胞中共转染miR-137 inhibitor或过表达ATG5可逆转XIST沉默引起的5-FU耐药,同时可逆转因XIST沉默引起的自噬蛋白表达的抑制。结论：LncRNA XIST或可通过调控mir137-ATG促进结直肠癌细胞SW480自噬从而提高其对5-FU的耐药,针对其这一机制,可为将来针对结肠癌的靶向治疗提供一定的实验基础。     

过表达MicroRNA-21通过PTEN/PI3K/AKT信号通路调控人退变髓核细胞自噬的研究

目的:探讨过表达mi R-21通过PTEN/PI3K/AKT通路对人退变髓核细胞自噬的影响。方法:构建稳定过表达mi R-21 mimic人退变髓核细胞,转染无意义序列作为mi R-21 mimic control组,采用RT-qPCR检测转染效率;利用MDC荧光染色法观察细胞自噬泡;Western-Blot检测细胞自噬相关蛋白LC3和P62的表达以及PTEN/PI3K/AKT信号通路中关键蛋白PTEN、PI3K及AKT的表达水平。结果:RT-qPCR结果表明mi R-21 mimic转染成功且效率较高,与mi R-21 mimic control组及空白细胞对照组相比,差异显著(P0.05)。荧光显微镜观察MDC染色情况,mi R-21 mimic组的细胞中几乎没有发现自噬体,而mi R-21 mimic control组以及空白对照组细胞中自噬体均较多,与前者相比差异均明显,具有统计学意义(P0.05)。mi R-21 mimic组细胞中LC3-II/LC3-I表达量的比值均显著低于mi R-21 mimic control组及空白对照组细胞(P0.05);而P62在mi R-21 mimic组细胞中表达量显著高于mi R-21 mimic control组及空白细胞对照组,具有统计学意义(P0.05)。mi R-21 mimic组中PTEN蛋白的表达水平较低,与另外两组相比具有统计学意义(P0.05);磷酸化的PI3K(p-PI3K)和AKT(p-Akt)在mi R-21 mimic组中均明显高于mi R-21 mimic control组和空白细胞对照组,差异具有统计学意义(P0.05)。结论:mi R-21可以通过靶向沉默PTEN,促进PI3K和AKT发生磷酸化,进而使PTEN/PI3K/AKT信号通路被激活,最终抑制人椎间盘退变髓核细胞的自噬。