自噬介导的蛋白质降解(autophagy)
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自噬这个词字面意思就是自己吃自己,而它正是如此:一个细胞有意地消化自身的一部分。当蛋白质结成的团块大到无法处理、当整个结构磨损报废、或当一个挨饿的细胞需要把自身的材料回收当作原料燃料时,自噬就是那个把不要的货物包起来加以消化的持家过程。
用朴素的步骤来讲,基本机制是这样的。细胞内部形成一张扁平的膜片,弯曲着把要清除的货物——一个受损的结构、一团蛋白质、一块细胞质——包拢起来,最终把它封进一个叫自噬体的双层膜泡里。这个膜泡随后移动并与溶酶体融合——溶酶体是细胞那个酸性的、塞满消化酶的回收隔间。在里面,货物被分解成它的组成单元——氨基酸、脂肪、糖——再被释放回细胞中供重新利用。有些自噬是大批量、不加区分的,把附近的东西一股脑都舀进来(在饥饿时很管用);而选择性自噬则利用标签——包括泛素标记和专门的受体蛋白——去包起某一个特定的受损目标,比如一个坏掉的线粒体或一团蛋白质聚集物。
自噬之所以重要,是因为它正是细胞用来处理那些蛋白酶体处理不了的烂摊子的办法:大的蛋白质聚集物、整个有缺陷的细胞器,甚至入侵的细菌。它对于熬过饥饿、清除神经退行性疾病中所见的有毒团块、以及细胞衰老过程中的质量控制都不可或缺——它的发现赢得了诺贝尔奖,而调节它的药物正被探索用于癌症和衰老。两点要保持诚实:自噬和泛素-蛋白酶体系统是互补的,并非可以互换(一个处理庞大的货物和细胞器,另一个处理单个被标记的蛋白质);而且尽管这名字听起来像自我毁灭,正常的自噬大多是一项回收与更新的程序,而非细胞在自杀。
让一个细胞断了养分,几分钟内它就加足马力进行自噬:膜把自身的一些细胞质包起来,送到溶酶体去消化,释放出的氨基酸供应应急的蛋白质合成——这个细胞简直是字面意义上地吃掉自己的一部分,以便撑到食物回来。
饥饿开启自食以求生存。
尽管名字吓人,自噬通常是一项回收与更新的程序,而非细胞自杀。它清除蛋白酶体处理不了的庞大货物——聚集物和细胞器——从而与蛋白酶体互补。