细胞自噬在Seipin突变所致脂代谢异常和α粒子辐射旁效应中的作用

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自噬是细胞应对胞内和胞外刺激的分子细胞学过程。本论文主要讨论细胞自噬在细胞受到内部刺激(脂代谢相关基因突变)及外部刺激(α粒子辐照)后所起的作用。  基因突变所表达的异常蛋白是一种常见的胞内应激因素。seipin为定位于内质网的膜蛋白,其糖基化位点突变使蛋白质错误折叠,导致脂质代谢异常。我们通过体外转染实验,研究自噬系统对seipin基因糖基化位点突变导致脂滴形态异常的影响。实验中,用糖基化位点突变的seipin质粒与表达自噬体标分子GFP-LC3质粒共转染细胞,Nile Red(尼罗红)用来示踪细胞内脂滴,进行免疫荧光、免疫印迹以及流式细胞术检测分析。研究发现,在细胞中过表达突变seipin能改变GFP-LC3的亚细胞分布,致胞浆出现大量空泡,GFP-LC3与突变体seipin的亚细胞分布高度重合,细胞自噬系统被激活;并且,突变seipin使胞内被Nile Red染色的弥散小脂滴融合成大脂滴;抑制细胞自噬系统更易于使转染突变seipin的细胞内出现巨大空泡;蛋白质糖基化抑制剂能模拟突变seipin诱导的胞内变化,使转染正常型seipin质粒的细胞出现与转染突变体seipin质粒的细胞类似的形态和生化学改变。以上结果显示,基因突变干扰脂滴正常形态学及代谢功能,而自噬则作为一种代偿性性反应参与胞内异常脂滴的降解过程。  在胞外刺激中,辐射刺激是一种很重要的物理因素。辐射损伤已被证实发生在非直接受照射细胞,称之为辐射旁效应,研究其过程和机制对辐射防护和精确放疗有重要意义。目前为止,细胞自噬与辐射旁效应的关系很少被研究。旁效应可以通过细胞间缝隙连接(GJIC)介导。我们发现,细胞在低剂量α粒子照射下能诱导辐照区及旁区细胞自噬,参与组成细胞间缝隙连接(GJIC)的关键组成分子connexin43是细胞自噬系统的底物,并且能介导辐照区细胞产生的ROS向旁区细胞传递。辐照区细胞生成的ROS是辐照区和旁区细胞自噬的触发因素。高剂量辐照诱导的ROS抑制细胞自噬,升高connexin43蛋白水平,促进辐照区细胞产生的ROS向旁区细胞传递。用自噬诱导剂预处理细胞后,旁区细胞中的ROS水平显著降低,使细胞死亡率降低。综上,从细胞自噬的角度对辐射诱导的旁效应进行调控,将有助于理解非靶效应产生的分子机制,为临床上辐射防护和精确放疗提供实验依据。  
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