編輯：子非魚（轉(zhuǎn)載請注：解螺旋·醫(yī)生科研助手）
自去年諾獎謝幕之后，自噬作為細胞內(nèi)的清道夫并維持細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)，便廣為人知。一般自噬作為吸塵器，盡職盡責(zé)地清除“廢物”以保證家里（細胞）的清潔。俗語云，有壓迫就會有反抗。重壓之下，自噬也逐漸露出其猙獰面容，腫瘤、神經(jīng)退行性疾病等便接踵而來。
Science近期的一篇好文則將壓力之下，自噬誤入歧途的心里路程（信號通路）闡釋的清清楚楚，以期在各位科研者的幫助下，自噬這位浪子能夠早日被拉回正軌。
話說，細胞這個吃貨平常就喜歡自己吃自己玩，通常僅僅是基礎(chǔ)性自噬（basalautophagy）每小時可分解掉細胞內(nèi)1%到1.5%的代謝物質(zhì)。尤其當(dāng)壓力倍增時，比如在面臨營養(yǎng)饑餓、代謝失衡、缺氧、氧化應(yīng)激、致癌基因激活等情況時，自噬相關(guān)蛋白（ATG）就會擼起袖子，使勁拉攏各路轉(zhuǎn)錄因子如P53，F(xiàn)OXO，MiT/TFE，Nrf2和NFkB/Rel等，并開啟吃霸王餐模式，以希望化壓力為食量。換言之，自噬反應(yīng)是細胞應(yīng)答應(yīng)激反應(yīng)的一項有利武器。
論細胞吃貨的素養(yǎng)
自噬的形成
既如此，不如就先看看細胞這個吃貨是怎么練成的吧（見上圖）！
顯然，當(dāng)mTORC1處于非活化狀態(tài)時，便解開了起始復(fù)合物的封印，隨后起始復(fù)合物便遷移至新生吞噬膜（帶有ATG14和VMP1蛋白）。
接著，ATG14在ULK1/2的作用下磷酸化，并招募Beclin1蛋白以及Vps34/15蛋白，以形成磷脂酰肌醇激酶3（PI3K）小團隊，專干著使磷脂酰肌醇磷酸化（PI3P）的活兒，并接收ATG9依賴性的內(nèi)吞小泡做小弟。
同時，一些短暫形成類泛素連接產(chǎn)物，如ATG12-ATG5-ATG16和LC3-PE復(fù)合物也因PI3P慕名而來。原本，LC3-PE蛋白跟ATG12-ATG5-ATG16PI3K蛋白一樣，只圖個做好事不留名，貢獻力量之后便默默消失。但世事難料，這一點只有位于吞噬膜朝向胞質(zhì)的LC3-PE真正做到了（LC3會被及時清除），而并非朝向胞質(zhì)的LC3-PE則在多泛素化蛋白聚合物的p62慫恿下定居于吞噬膜上。而吞噬膜也在p62蛋白的相互作用下延伸并封閉為一個吞噬囊泡，當(dāng)其遇到溶酶體后，便可降解被隔離的物質(zhì)以飽餐一頓。
重壓之下
自噬的蛻變
眾所周知，mTORC1在自噬信號通路中那是響當(dāng)當(dāng)?shù)暮诵娜宋?。殊不知，為了細胞生長大業(yè)，它還身兼監(jiān)察重任，比如生長因子刺激、DNA損傷、能量狀態(tài)（ATP/AMP比值）、氨基酸濃度（通過質(zhì)子泵V-ATPase）、活性氧自由基（ROS）濃度等檢測統(tǒng)統(tǒng)都在它的掌控之中。盡管大多數(shù)時候它都會通過磷酸化靶物質(zhì)來促進生物合成，但是對于自噬，它偏偏要反其道而行之，其活化狀態(tài)可磷酸化并抑制ULK1/2和ATG13蛋白活性，進而使得自噬難以被啟動。
而它為了維持自身活化的狀態(tài)，極其需要Rheb蛋白以及定位于溶酶體的Rag蛋白（GTPase）的鼎力相助下。而受Rag蛋白招募的TSC1/2蛋白（GTPase活化蛋白，GAP）恰好又是mTORC1活化的另一位左膀右臂。它對Rheb蛋白的GTP結(jié)合形式的維持，對mTORC1活化態(tài)是非常必要的；一旦當(dāng)Rheb-GTP形式被磷酸化的TSC1/2轉(zhuǎn)為Rheb-GDP形式時，mTORC1也會在被釋放的同時失去其活性，進而啟動自噬反應(yīng)。
此時，就不得不提及其上游的兩種蛋白AKT和AMPK。AMPK堪稱是家喻戶曉的明星大腕，其刺激信號如糖原缺乏（AMP/ATP比值升高）、高濃度ROS、DNA損傷（DDR）均可使其活化，隨后磷酸化TSC1/2并開啟自噬模式。可見，自噬反應(yīng)在應(yīng)對各種壓力源的過程中處于核心地位，而這恰是因為幾乎任何細胞功能障礙、代謝不平衡均會導(dǎo)致線粒體釋放ROS，并觸發(fā)自噬反應(yīng)。
自噬蛋白與轉(zhuǎn)錄因子之
拉幫結(jié)派
1.ATG7ATG5在應(yīng)激反應(yīng)中對p53通路的影響
通常AMPK是腫瘤抑制蛋白p53的下游蛋白。而p53之所以在所有的應(yīng)激反應(yīng)中都能發(fā)揮重要作用，不僅僅是因為它反式激活有關(guān)細胞代謝、自噬和凋亡中許多重要的轉(zhuǎn)錄因子基因，也是因為它能成為細胞質(zhì)中的效應(yīng)因子。
壓力應(yīng)激后，p53對Sesn1和Sesn2基因的反式激活可激活A(yù)MPK并促進自噬反應(yīng)；同時，在ATG7輔助下，p53反式激活轉(zhuǎn)錄因子p21CDKN1A的表達，進而導(dǎo)致G1和G2細胞周期停滯。而ATG5也可增加p53豐度，磷酸化后伴隨著p21CDKN1A反式激活。另外，胞質(zhì)中也存在著磷酸化p53，在激活LKB1后，可促使AMPK活化；且異位表達ATG7和ATG5也均能誘導(dǎo)自噬。
FOXO轉(zhuǎn)錄因子在壓力條件下可激活許多參與自噬的重要基因。轉(zhuǎn)錄因子FOXO3可拮抗FOXO1在細胞核中的表達，從而抑制自噬。但在由氧化應(yīng)激（ROS）引起的脫乙酰酶Sirt2失活后，乙酰化FOXO1（FOXO1-Ac）則積聚在細胞質(zhì)中并與ATG7復(fù)合，進而可刺激自噬發(fā)生。這種自噬誘導(dǎo)機制因使得FOXO1在細胞質(zhì)中保留轉(zhuǎn)錄因子失活的狀態(tài)，從而可抑制裸鼠中的腫瘤異種移植物生長。此外，ATG7在泛素化樣共軛反應(yīng)中的激活，可形成ATG5-ATG12復(fù)合物和LC3-磷脂酰乙醇胺（LC3-PE），其對于自噬體的形成和閉合至關(guān)重要。
選擇性自噬的基礎(chǔ)是依賴于p62和相關(guān)的自噬受體/銜接蛋白的特異性，其中，p62與線粒體功能失調(diào)和ROS的增加有關(guān)，調(diào)節(jié)應(yīng)激反應(yīng)中抗氧化作用。另外，p62也是一種需要通過自噬消化降解的底物，否則一旦p62過量就會誘導(dǎo)ROS產(chǎn)生、DNA損傷、非整倍體和腫瘤發(fā)生。
4.線粒體自噬時，轉(zhuǎn)錄因子MiT/TFE的調(diào)控取決于ATG5/9蛋白
線粒體自噬時，增加了對自噬和溶酶體蛋白的需求，而這些蛋白基因的表達取決于轉(zhuǎn)錄因子的MiT/TFE家族（以TFEB為例）。當(dāng)其通過活性mTORC1磷酸化后，可與伴侶14-3-3保留在細胞質(zhì)中。在線粒體功能障礙后，隨著ROS生成，激酶PINK1磷酸化E3泛素連接酶parkin，將其募集到線粒體外膜，并泛素化許多線粒體表面蛋白，使其作為自噬受體/適配器（p62和optineurin）的靶標(biāo)，引導(dǎo)形成早期吞噬小體。
TFEB激活和易位進入細胞核取決于parkin，ATG5和ATG9的相互作用，并能反式激活許多溶酶體和自噬基因。盡管有證據(jù)表明兩種ATG也進入細胞核，ATG5／ATG9在促成吞噬小體形成過程中更可能的作用是促使TFEB移位入核。另外，葡萄糖剝奪也可刺激TFEB活化和易位，但不依賴于ATG5和ATG9蛋白。
5.自噬和NFkB/IKK激活是相互依存的
NFkB確實可反式激活許多自噬相關(guān)基因（如Beclin1），因而，NFkB相關(guān)的炎癥反應(yīng)信號通路與自噬信號通路是有重疊的。
通常胞質(zhì)中的NFkB與其抑制劑IkB結(jié)合，當(dāng)它被IKK復(fù)合物激活，置換出的IkB會被蛋白酶體降解，從而活化NFkB并使其易位進入細胞核。但IKK的活化需要TGF-b激活激酶1（TAK1）及其輔因子TAB2和TAB3。又因TAB2／TAB3也可與Beclin1形成復(fù)合物（抗凋亡因子Bcl-2也可與Beclin1結(jié)合），所以NFkB激活只能是這些平衡發(fā)生變化的結(jié)果，且會與自噬反應(yīng)平行發(fā)生，即將TAB2／TAB3應(yīng)用于IKK激活的同時，釋放Beclin1啟動自噬。
6.UVRAG可作為調(diào)節(jié)自噬和癌癥不同功能的樞紐
由于積累毒性蛋白質(zhì)聚集體，功能失調(diào)的線粒體和ROS，自噬性缺陷可導(dǎo)致細胞中的非整倍體和致癌轉(zhuǎn)化。但自噬也可通過紫外線輻射抗性相關(guān)基因（UVRAG）特異性地保護基因組不穩(wěn)定性。
UVRAG可參與Beclin1和Vps34形成復(fù)合物PI3K，有助于啟動自噬形成。而UVRAG的另一個亞型可以結(jié)合DNA依賴性蛋白激酶（識別DNA損傷位點和NHEJ的關(guān)鍵酶），并參與中心體的保護。此外，UVRAG不僅在自噬起始中發(fā)揮作用，還可調(diào)節(jié)自噬體成熟的晚期。在內(nèi)吞小體和溶酶體融合中，被mTORC1磷酸化UVRAG可阻止進一步的自噬體成熟和與溶酶體的融合，進而控制自噬降解速率。
總之，自噬是與應(yīng)激反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)緊密結(jié)合的一條途徑，其ATG蛋白確可在整個應(yīng)激網(wǎng)絡(luò)中調(diào)節(jié)和擴增各種轉(zhuǎn)錄因子的活性。
比如Beclin1可競爭性地結(jié)合涉及NFkB活化的各種蛋白質(zhì)，并作為細胞凋亡和自噬之間的平衡點；ATG5增加p53豐度和活化，不僅啟動轉(zhuǎn)錄應(yīng)激反應(yīng)與自噬，還可與survivin蛋白相互作用以引起染色體移動復(fù)合物功能障礙；ATG7是p21CDKN1A的p53依賴性反式激活和DDR中生長停滯所必需的必需輔助蛋白，而ATG5和ATG7也可通過抑制促凋亡基因（Puma，Noxa和Bax）的p53依賴性反式激活來抑制細胞凋亡；ATG7與乙酰化的FOXO1相互作用誘導(dǎo)自噬等。因而，本文也希冀能通過對自噬與壓力應(yīng)激之間的相關(guān)了解為今后進行自噬靶向癌癥治療提供一份理論依據(jù)。
參考文獻：Retrogradesignalingfromautophagymodulatesstressresponses
