新型荧光成像系统进一步阐明细胞自噬

发布日期:2018-04-16

  自噬是细胞用来维持体内平衡的重要系统。通俗地说就是“自我吞噬”,当细胞受到胁迫时,自噬过程分解在细胞内积聚的有毒物质。例如,它帮助清除无法正确折叠的蛋白,否则它们会形成有害的聚集体。 实际上,自噬是一种细胞清理。

  东京医科齿科大学的研究人员近日在《Autophagy》上发表了一项研究。他们利用一种新的实验方法来帮助了解自噬的详细过程。这一次,他们的关注点是泛素,自噬过程中一种重要的信号分子。

  泛素是一种小分子蛋白质,大小为76个氨基酸残基。它与细胞内的其他蛋白质相连,就像上面提到的错误折叠一样,使这些蛋白质被降解。泛素以重复单元的形式添加,形成自噬系统可识别的泛素“尾巴”。

  这个逐步发生的过程被称为泛素化(ubiquitination),它对于细胞决定去除哪些蛋白至关重要。尽管泛素尾巴可以在这些蛋白上形成许多复杂的结构,但只有一部分已经被详细研究。

  这篇文章的第一作者Yoichi Nibe解释说:“当泛素在目标蛋白上形成多聚泛素链时,实际上有八种不同的残基可以使用。我们知道,用于连接的特定残基可以确定蛋白质在自噬过程中将会遵循哪种降解途径,但是到目前为止只鉴定出两种残基。其他六种残基的功能仍是未知的领域。我们需要一种系统来帮助我们分析任一种泛素残基。”

  为了实现这一目标,研究团队设计出一个系统,可同时表达两种遗传改造的泛素分子。 这个系统的亮点是,每个泛素分子都与Kusabira Green荧光蛋白的一半融合。 当Kusabira Green的两部分彼此靠近时,发出绿光荧光。因此,最终结果是在两个泛素分子彼此连接的地方发出亮光。

  通讯作者Shigeru Oshima指出,这本身并不是一种新技术。“不同之处在于,此系统让我们能够在活细胞中实时观察到泛素组装。我们可以通过实验诱导来严格控制泛素的表达,这特别适合研究泛素化等高度动态的过程。最重要的是,我们可以操纵单个泛素残基,在细胞中形成特定的链。”

  到目前为止,只有两个残基与自噬过程相关联,它们分别是赖氨酸48和赖氨酸63。通过这个新系统,研究团队发现了第三个残基——赖氨酸33,它也在控制着这个细胞清理系统。研究人员希望他们的成像技术能够带来更多的成果。  

来源:生物通