在真核生物中自噬是一種高度保守的分解代謝過(guò)程,通過(guò)溶酶體與自噬體相融合從而降解多余的細(xì)胞成分或有害物質(zhì),用以維持細(xì)胞生理穩(wěn)態(tài)和響應(yīng)饑餓或其他惡劣環(huán)境。自噬可以分為非選擇性和選擇性自噬,選擇性自噬根據(jù)其降解底物的不同又可以分為線粒體自噬、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)自噬和細(xì)胞核自噬等。嗜熱四膜蟲(chóng)有性生殖時(shí)期親本大核的程序性死亡（programmed nuclear death,PND）是一種獨(dú)特的細(xì)胞核自噬類(lèi)型,多種自噬相關(guān)蛋白參與調(diào)控PND過(guò)程。本研究從嗜熱四膜蟲(chóng)中鑒定了ATG5自噬相關(guān)基因,對(duì)ATG5基因在PND過(guò)程中的功能進(jìn)行了分析。主要結(jié)果如下:1.自噬相關(guān)基因ATG5生物信息學(xué)分析:基于人和釀酒酵母Atg5氨基酸序列,在嗜熱四膜蟲(chóng)基因組數(shù)據(jù)庫(kù)（http://www.ciliate.org）中進(jìn)行同源序列比對(duì)發(fā)現(xiàn)基因TTHERM₀0494030與人和酵母的Atg5蛋白同源,都具有APG5保守結(jié)構(gòu)域。因此,預(yù)測(cè)TTHERM₀0494030基因?yàn)樗哪はx(chóng)自噬相關(guān)基因ATG5。系統(tǒng)發(fā)育分析表明,嗜熱四膜蟲(chóng)Atg5蛋白與原生動(dòng)物草履蟲(chóng)中Atg5蛋白的進(jìn)化地位相近。對(duì)嗜... 

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自噬研究歷史進(jìn)程表[6]

第一章文獻(xiàn)綜述3圖1.2選擇性自噬的類(lèi)型[24]細(xì)胞核自噬于2003年在酵母中首次被報(bào)道。細(xì)胞核自噬是一種重要的選擇性自噬，與先天性紅細(xì)胞再生障礙性貧血（Diamond-Blackfananemia）[25]以及癌癥等多種疾病相關(guān)[26]。細(xì)胞核自噬主要可以分為4類(lèi)：微核自噬（micronucleophagy）[27]、巨核自噬（macronucleophagy）、巨核巨自噬（giganticnuclearmacroautophagy）和非常規(guī)核自噬（unconventionalnucleophagy）[28]（圖1.3）。核自噬發(fā)生在不同的真核生物中并且進(jìn)化中具有一定的保守性。在酵母中，存在2種類(lèi)型的核自噬，一種是核與液泡連接促進(jìn)小塊核隔離，隨后核碎片降解的的微自噬（piecemealmicroautophagyofthenucleus，PMN)。第二種是Atg39介導(dǎo)的選擇性巨自噬降解酵母中的部分核，Atg39與Atg8結(jié)合形成自噬體膜，將部分核封閉在自噬體內(nèi)從而完成降解。哺乳動(dòng)物中也有兩種類(lèi)型的核自噬，一種是巨噬細(xì)胞吞噬，核自噬體的產(chǎn)生過(guò)程可能類(lèi)似于利用核膜的胞吐過(guò)程。另一種是微核自噬，包含受損染色體片段的微核核外小體生成，可與溶酶體融合并通過(guò)自噬降解。真菌細(xì)胞存在非常規(guī)核自噬，整個(gè)細(xì)胞核通過(guò)環(huán)狀自噬前體包圍吸收到液泡中完成降解。四膜蟲(chóng)具有的獨(dú)特的程序性核降解是一種巨核巨自噬。PND中親本大核核膜發(fā)生改變，與溶酶體相互作用，并將其內(nèi)含物釋放到細(xì)胞核中最終降解[29-31]。這些核自噬類(lèi)型中除鑒定出ATG8基因外，還在真菌，酵母，四膜蟲(chóng)和哺乳動(dòng)物中還鑒定出了其他一些與核自噬相關(guān)的基因。但四膜蟲(chóng)PND機(jī)制與酵母、哺乳動(dòng)物自噬機(jī)制不同的是，并未觀察到前自噬體結(jié)構(gòu)（pre-autophagosomalstructure，PAS)包裹親本大核的過(guò)程[32]。

嗜熱四膜蟲(chóng)自噬相關(guān)蛋白Atg5在核程序性降解中的功能分析4圖1.3細(xì)胞核選擇性自噬的類(lèi)型[28]1.4自噬的分子調(diào)控機(jī)制在釀酒酵母（Saccharomycescerevisiae）中已經(jīng)篩選鑒定出了超過(guò)40種自噬相關(guān)基因（autophagy-relatedgene，ATG），這些基因在真核生物中高度保守，并且嚴(yán)格控制自噬這一生理過(guò)程的發(fā)生，其中自噬體的形成是自噬起始的關(guān)鍵，依賴(lài)兩個(gè)泛素樣結(jié)合系統(tǒng)，分別是Atg8結(jié)合系統(tǒng)和Atg12-Atg5共軛系統(tǒng)，其中有超過(guò)8種Atg蛋白參與這兩個(gè)系統(tǒng)[33,34]。在Atg8結(jié)合系統(tǒng)中，Atg8被半胱氨酸蛋白酶Atg4切割暴露甘氨酸殘基形成Atg8-I[35]，Atg8-I被Atg7、Atg3和Atg12-Atg5-Atg16復(fù)合物調(diào)控[36],結(jié)合磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine，PE)形成Atg8-PE[37,38]。Atg8–PE促進(jìn)自噬體膜的延伸以及所要降解內(nèi)容物的特異性識(shí)別[39]。最終，位于自噬體膜外的Atg8-PE可以被Atg4解離下來(lái)得以重新循環(huán)利用，內(nèi)膜上的Atg8則會(huì)在自噬溶酶體內(nèi)被降解[40-42]。在第二個(gè)泛素樣結(jié)合系統(tǒng)中，在E1樣酶Atg7和E2樣酶Atg10的調(diào)控下蛋白Atg12與Atg5共價(jià)結(jié)合。Atg12-Atg5復(fù)合物接著與Atg16非共價(jià)結(jié)合形成一個(gè)大的多聚體蛋白復(fù)合物（~800kDa），這一復(fù)合物作為自噬體的支架，招募自噬體延伸所需要的分子組分參與自噬體膜的擴(kuò)增。此外，Atg5-Atg12-Atg16復(fù)合物促進(jìn)Atg7和Atg3蛋白的招募和活化，從而在Atg8脂化過(guò)程中起E3樣酶的作用[43]（圖1.4）。當(dāng)自噬體形成后，Atg5-Atg12-Atg16復(fù)合物通過(guò)與位于溶酶體膜上TECPR1蛋白相互作用調(diào)節(jié)自噬體-溶酶體融合[44]。在酵母和哺乳動(dòng)物中研究發(fā)現(xiàn)失活A(yù)tg5-Atg12-Atg16復(fù)合物比抑制Atg8-PE的結(jié)合更能損傷自噬體的形成[45-47]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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