編輯：子非魚（轉載請注：解螺旋·醫(yī)生科研助手）
自去年諾獎謝幕之后，自噬作為細胞內的清道夫并維持細胞內穩(wěn)態(tài)，便廣為人知。一般自噬作為吸塵器，盡職盡責地清除“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，通常僅僅是基礎性自噬（basalautophagy）每小時可分解掉細胞內1%到1.5%的代謝物質。尤其當壓力倍增時，比如在面臨營養(yǎng)饑餓、代謝失衡、缺氧、氧化應激、致癌基因激活等情況時，自噬相關蛋白（ATG）就會擼起袖子，使勁拉攏各路轉錄因子如P53，FOXO，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，自噬反應是細胞應答應激反應的一項有利武器。
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mTORC1處于非活化狀態(tài)時，便解開了起始復合物的封印，隨后起始復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依賴性的內吞小泡做小弟。
同時，一些短暫形成類泛素連接產物，如ATG12-ATG5-ATG16和LC3-PE復合物也因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的LC3-PE真正做到了（LC3會被及時清除），而并非朝向胞質的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，當其遇到溶酶體后，便可降解被隔離的物質以飽餐一頓。
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當的核心人物。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。盡管大多數時候它都會通過磷酸化靶物質來促進生物合成，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結合形式的維持，對mTORC1活化態(tài)是非常必要的；一旦當Rheb-GTP形式被磷酸化的TSC1/2轉為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。
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?？梢姡允煞磻趹獙Ω鞣N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、代謝不平衡均會導致線粒體釋放ROS，并觸發(fā)自噬反應。
自噬蛋白與轉錄因子之
拉幫結派
1.ATG7ATG5在應激反應中對p53通路的影響
通常AMPK是腫瘤抑制蛋白p53的下游蛋白。而p53之所以在所有的應激反應中都能發(fā)揮重要作用，不僅僅是因為它反式激活有關細胞代謝、自噬和凋亡中許多重要的轉錄因子基因，也是因為它能成為細胞質中的效應因子。
壓力應激后，p53對Sesn1和Sesn2基因的反式激活可激活AMPK并促進自噬反應；同時，在ATG7輔助下，p53反式激活轉錄因子p21CDKN1A的表達，進而導致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也均能誘導自噬。
FOXO轉錄因子在壓力條件下可激活許多參與自噬的重要基因。轉錄因子FOXO3可拮抗FOXO1在細胞核中的表達，從而抑制自噬。但在由氧化應激（ROS）引起的脫乙酰酶Sirt2失活后，乙?；疐OXO1（FOXO1-Ac）則積聚在細胞質中并與ATG7復合，進而可刺激自噬發(fā)生。這種自噬誘導機制因使得FOXO1在細胞質中保留轉錄因子失活的狀態(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中的激活，可形成ATG5-ATG12復合物和LC3-磷脂酰乙醇胺（LC3-PE），其對于自噬體的形成和閉合至關重要。
選擇性自噬的基礎是依賴于p62和相關的自噬受體/銜接蛋白的特異性，其中，p62與線粒體功能失調和ROS的增加有關，調節(jié)應激反應中抗氧化作用。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ROS產生、DNA損傷、非整倍體和腫瘤發(fā)生。
4.線粒體自噬時，轉錄因子MiT/TFE的調控取決于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錄因子的MiT/TFE家族（以TFEB為例）。當其通過活性mTORC1磷酸化后，可與伴侶14-3-3保留在細胞質中。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，引導形成早期吞噬小體。
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基因（如Beclin1），因而，NFkB相關的炎癥反應信號通路與自噬信號通路是有重疊的。
通常胞質中的NFkB與其抑制劑IkB結合，當它被IKK復合物激活，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形成復合物（抗凋亡因子Bcl-2也可與Beclin1結合），所以NFkB激活只能是這些平衡發(fā)生變化的結果，且會與自噬反應平行發(fā)生，即將TAB2／TAB3應用于IKK激活的同時，釋放Beclin1啟動自噬。
6.UVRAG可作為調節(jié)自噬和癌癥不同功能的樞紐
由于積累毒性蛋白質聚集體，功能失調的線粒體和ROS，自噬性缺陷可導致細胞中的非整倍體和致癌轉化。但自噬也可通過紫外線輻射抗性相關基因（UVRAG）特異性地保護基因組不穩(wěn)定性。
UVRAG可參與Beclin1和Vps34形成復合物PI3K，有助于啟動自噬形成。而UVRAG的另一個亞型可以結合DNA依賴性蛋白激酶（識別DNA損傷位點和NHEJ的關鍵酶），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，還可調節(jié)自噬體成熟的晚期。在內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，自噬是與應激反應網絡緊密結合的一條途徑，其ATG蛋白確可在整個應激網絡中調節(jié)和擴增各種轉錄因子的活性。
比如Beclin1可競爭性地結合涉及NFkB活化的各種蛋白質，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，不僅啟動轉錄應激反應與自噬，還可與survivin蛋白相互作用以引起染色體移動復合物功能障礙；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相互作用誘導自噬等。因而，本文也希冀能通過對自噬與壓力應激之間的相關了解為今后進行自噬靶向癌癥治療提供一份理論依據。
參考文獻：Retrogradesignalingfromautophagymodulatesstressresponses
