2015諾貝爾獎預測之三:細胞自噬可能上榜嗎?

【字體: 時間:2015年09月21日 來源:生物通

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  今年的諾貝爾獎緊鑼密鼓地進入了最后階段,就等著拉開帷幕了,各大媒體,研究機構也紛紛推出了自己的預測名單,細胞自噬其實本來也是近年來的熱點,特別是這兩三年來不斷有媒體或個人強調這一研究領域的重要性。

  

生物通報道:今年的諾貝爾獎緊鑼密鼓地進入了最后階段,就等著拉開帷幕了,各大媒體,研究機構也紛紛推出了自己的預測名單,細胞自噬其實本來也是近年來的熱點,特別是這兩三年來不斷有媒體或個人強調這一研究領域的重要性。

2013年湯森路透(Thomson Reuters)在每年的九月預測中就提出了來自密歇根大學生物化學家的Daniel Klionsky,東京大學研究員Noboru Mizushima,和東京工業大學科學家Yoshinori Ohsumi可能會由于其在細胞自噬研究中的貢獻而獲獎。

湯森路透指出,他們闡明了細胞自噬的分子機制和生理功能。Ohsumi和Mizushima是首批撰寫酵母中自噬信號通路相關蛋白名單的研究人員之一。Klionski從事線粒體自噬研究,他幫助人們認識到自噬不僅僅是耗損細胞元件的一個垃圾處理系統,而是一種必不可少的細胞功能。

細胞自噬與細胞凋亡

對于上過細胞生物學這門課的同學們來說,細胞凋亡這個名詞更為親切,2002年細胞凋亡就已經獲得了諾貝爾生理/醫學獎,與之一脈相承的細胞自噬是否也有可能受到評審委員會的屬意呢?

從概念上說,細胞自噬(Autophagy)指的是真核生物中對細胞內物質進行周轉的一種進化上保守的重要過程,其實這就是存在于真核生物中一種高度保守的代謝過程,參與了調節細胞物質的合成,降解和重新利用之間的代謝平衡,影響到了生物生命過程的方方面面。

從區別上來說,細胞自噬是細胞內的一種“自食(Self-eating)”的景象,而細胞凋亡(apoptosis)是“他殺(Self-killing)”的景象,二者共用相反的安慰要素和調理蛋白,但是誘發閾值和門檻不同。

可以說細胞自噬是繼細胞凋亡后,生命科學領域的又一熱門研究方向,文獻數量在近年來呈爆炸式增長,其中2006年以前相關文獻大約就有1500條。

細胞自噬與疾病

應該說細胞自噬近年來受到熱捧的一個很重要原因就在于其與疾病的關聯,首當其沖是衰老。

細胞自噬的典型特征是形成自噬體并呈遞給溶酶體,這一過程在蛋白質和細胞器質量控制中起基礎作用并維持了細胞能量的穩態。一些研究表明,自噬與細胞衰老密切相關,參與蛋白酶和自噬相關調節的BAG蛋白家族中BAG3/BAG1比值在復制性衰老時增高,且BAG3在細胞衰老時能介導自噬的激活。研究還發現在Ras誘導的細胞衰老進程中亦可觀察到較高的自噬活性。

其次是包括帕金森癥在內的一些神經退行性疾病,2013年的一項研究就指出一種與細胞自噬作用相關的基因若出現異常,會導致一種罕見的腦病。這種罕見腦病被稱作“伴隨成人期神經退行性變性的兒童期靜態腦病”(SENDA),患者大腦萎縮并伴隨認知障礙

當時參與研究的科學家指出,自噬作用的異常,比如負責運送蛋白到溶酶體的自噬CMA過程出了問題,都有可能導致認知障礙。

另外一大類就是與腫瘤的關系,近年來大量的研究表明,自噬與腫瘤的發生發展密切相關,許多調節自噬的藥物被用于臨床腫瘤治療的研究中。

雖然到目前為止激活細胞自噬來預防腫瘤發生的直接臨床依據稍顯不足,但自噬在腫瘤早期發生過程中的抑制作用已被廣泛證實, 因此適當地提高基礎自噬水平可能成為未來腫瘤預防的重要措施。

誰將會是哪個人?

前面提到的三位學者均是熱門人選,密歇根大學生物化學家的Daniel Klionsky曾最早在Science上發表綜述介紹自噬,2005年又創辦了第一本自噬雜志:《Autophagy》,同時2007年Mizushima教授也舉辦了第一次自噬國際會議,為自噬的宣傳做了大量的工作。

東京大學的生物化學與分子生物學教授Noboru Mizushima則在2001年主要報道了Atg5的功能,這被認為是哺乳動物分子機制研究的第一環,他也參與克隆了自噬標志物LC3,制備了一些ATG基因敲除小鼠和LC3轉基因小鼠,主要貢獻在于自噬研究方法和與發育的關聯。

Yoshinori Ohsumi則克隆了第一個酵母自噬基因Atg1和LC3,主要貢獻在于酵母模型下的自噬研究。此外,美國科學家Beth Levine博士首先克隆了第一個哺乳動物自噬基因Beclin,貢獻也較為突出。

曾獲得過諾貝爾獎的比利時科學家Christian de Duve,他在上個世紀50年代經過電鏡觀察到了自噬體結構,并在1963年溶酶體國際會議上首先提出了“自噬”這一說法,所以被公認為自噬研究的鼻祖。不過這位科學家已經選擇了安樂死,這位一生都在研究細胞死亡方式的學者,選擇了這種方式自主結束生命,不能不說冥冥之中自有安排。

(生物通:張迪)

 

2015諾貝爾獎預測之四:湯森路透名單

2015諾貝爾獎預測之二:CRISPR可能上榜嗎?

 

 

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