今年的諾貝爾獎緊鑼密鼓地進(jìn)入了最后階段,就等著(zhù)拉開(kāi)帷幕了,各大媒體,研究機構也紛紛推出了自己的預測名單,細胞自噬其實(shí)本來(lái)也是近年來(lái)的熱點(diǎn),特別是這兩三年來(lái)不斷有媒體或個(gè)人強調這一研究領(lǐng)域的重要性。
今年的諾貝爾獎緊鑼密鼓地進(jìn)入了最后階段,就等著(zhù)拉開(kāi)帷幕了,各大媒體,研究機構也紛紛推出了自己的預測名單,細胞自噬其實(shí)本來(lái)也是近年來(lái)的熱點(diǎn),特別是這兩三年來(lái)不斷有媒今年的諾貝爾獎緊鑼密鼓地進(jìn)入了最后階段,就等著(zhù)拉開(kāi)帷幕了,各大媒體,研究機構也紛紛推出了自己的預測名單,細胞自噬其實(shí)本來(lái)也是近年來(lái)的熱點(diǎn),特別是這兩三年來(lái)不斷有媒體或個(gè)人強調這一研究領(lǐng)域的重要性。
2013年湯森路透(ThomsonReuters)在每年的九月預測中就提出了來(lái)自密歇根大學(xué)生物化學(xué)家的DanielKlionsky,東京大學(xué)研究員NoboruMizushima,和東京工業(yè)大學(xué)科學(xué)家YoshinoriOhsumi可能會(huì )由于其在細胞自噬研究中的貢獻而獲獎。
湯森路透指出,他們闡明了細胞自噬的分子機制和生理功能。Ohsumi和Mizushima是首批撰寫(xiě)酵母中自噬信號通路相關(guān)蛋白名單的研究人員之一。Klionski從事線(xiàn)粒體自噬研究,他幫助人們認識到自噬不僅僅是耗損細胞元件的一個(gè)垃圾處理系統,而是一種必不可少的細胞功能。
細胞自噬與細胞凋亡
對于上過(guò)細胞生物學(xué)這門(mén)課的同學(xué)們來(lái)說(shuō),細胞凋亡這個(gè)名詞更為親切,2002年細胞凋亡就已經(jīng)獲得了諾貝爾生理/醫學(xué)獎,與之一脈相承的細胞自噬是否也有可能受到評審委員會(huì )的屬意呢?
從概念上說(shuō),細胞自噬(Autophagy)指的是真核生物中對細胞內物質(zhì)進(jìn)行周轉的一種進(jìn)化上保守的重要過(guò)程,其實(shí)這就是存在于真核生物中一種高度保守的代謝過(guò)程,參與了調節細胞物質(zhì)的合成,降解和重新利用之間的代謝平衡,影響到了生物生命過(guò)程的方方面面。
從區別上來(lái)說(shuō),細胞自噬是細胞內的一種“自食(Self-eating)”的景象,而細胞凋亡(apoptosis)是“他殺(Self-killing)”的景象,二者共用相反的安慰要素和調理蛋白,但是誘發(fā)閾值和門(mén)檻不同。
可以說(shuō)細胞自噬是繼細胞凋亡后,生命科學(xué)領(lǐng)域的又一熱門(mén)研究方向,文獻數量在近年來(lái)呈爆炸式增長(cháng),其中2006年以前相關(guān)文獻大約就有1500條。
細胞自噬與疾病
應該說(shuō)細胞自噬近年來(lái)受到熱捧的一個(gè)很重要原因就在于其與疾病的關(guān)聯(lián),首當其沖是衰老。
細胞自噬的典型特征是形成自噬體并呈遞給溶酶體,這一過(guò)程在蛋白質(zhì)和細胞器質(zhì)量控制中起基礎作用并維持了細胞能量的穩態(tài)。一些研究表明,自噬與細胞衰老密切相關(guān),參與蛋白酶和自噬相關(guān)調節的BAG蛋白家族中BAG3/BAG1比值在復制性衰老時(shí)增高,且BAG3在細胞衰老時(shí)能介導自噬的激活。研究還發(fā)現在Ras誘導的細胞衰老進(jìn)程中亦可觀(guān)察到較高的自噬活性。
其次是包括帕金森癥在內的一些神經(jīng)退行性疾病,2013年的一項研究就指出一種與細胞自噬作用相關(guān)的基因若出現異常,會(huì )導致一種罕見(jiàn)的腦病。這種罕見(jiàn)腦病被稱(chēng)作“伴隨成人期神經(jīng)退行性變性的兒童期靜態(tài)腦病”(SENDA),患者大腦萎縮并伴隨認知障礙
當時(shí)參與研究的科學(xué)家指出,自噬作用的異常,比如負責運送蛋白到溶酶體的自噬CMA過(guò)程出了問(wèn)題,都有可能導致認知障礙。
另外一大類(lèi)就是與腫瘤的關(guān)系,近年來(lái)大量的研究表明,自噬與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),許多調節自噬的藥物被用于臨床腫瘤治療的研究中。
雖然到目前為止激活細胞自噬來(lái)預防腫瘤發(fā)生的直接臨床依據稍顯不足,但自噬在腫瘤早期發(fā)生過(guò)程中的抑制作用已被廣泛證實(shí),因此適當地提高基礎自噬水平可能成為未來(lái)腫瘤預防的重要措施。
誰(shuí)將會(huì )是哪個(gè)人?
前面提到的三位學(xué)者均是熱門(mén)人選,密歇根大學(xué)生物化學(xué)家的DanielKlionsky曾最早在Science上發(fā)表綜述介紹自噬,2005年又創(chuàng )辦了第一本自噬雜志:《Autophagy》,同時(shí)2007年Mizushima教授也舉辦了第一次自噬國際會(huì )議,為自噬的宣傳做了大量的工作。
東京大學(xué)的生物化學(xué)與分子生物學(xué)教授NoboruMizushima則在2001年主要報道了Atg5的功能,這被認為是哺乳動(dòng)物分子機制研究的第一環(huán),他也參與克隆了自噬標志物L(fēng)C3,制備了一些ATG基因敲除小鼠和LC3轉基因小鼠,主要貢獻在于自噬研究方法和與發(fā)育的關(guān)聯(lián)。
YoshinoriOhsumi則克隆了第一個(gè)酵母自噬基因Atg1和LC3,主要貢獻在于酵母模型下的自噬研究。此外,美國科學(xué)家BethLevine博士首先克隆了第一個(gè)哺乳動(dòng)物自噬基因Beclin,貢獻也較為突出。
曾獲得過(guò)諾貝爾獎的比利時(shí)科學(xué)家ChristiandeDuve,他在上個(gè)世紀50年代經(jīng)過(guò)電鏡觀(guān)察到了自噬體結構,并在1963年溶酶體國際會(huì )議上首先提出了“自噬”這一說(shuō)法,所以被公認為自噬研究的鼻祖。不過(guò)這位科學(xué)家已經(jīng)選擇了安樂(lè )死,這位一生都在研究細胞死亡方式的學(xué)者,選擇了這種方式自主結束生命,不能不說(shuō)冥冥之中自有安排。體或個(gè)人強調這一研究領(lǐng)域的重要性。