正常培養的細胞自噬活性很低,不適于觀察,因此,必須對自噬進行人工干預和調節,經報道的工具藥有:
(一)自噬誘導劑
1)Bredeldin A / Thapsigargin / Tunicamycin :模擬內質網應激
2)Carbamazepine/ L-690,330/ Lithium Chloride(氯化鋰):IMPase 抑制劑(即Inositol monophosphatase,肌醇單磷酸酶)
3)Earle's平衡鹽溶液:制造饑餓
4)N-Acetyl-D-sphingosine(C2-ceramide):Class I PI3K Pathway抑制劑
5)Rapamycin:mTOR抑制劑 (最常用)
6)Xestospongin B/C:IP3R阻滯劑
(二)自噬抑制劑
1)3-Methyladenine(3-MA):(Class III PI3K) hVps34 抑制劑
2)Bafilomycin A1:質子泵抑制劑
3)Hydroxychloroquine(羥氯喹)
除了選用上述工具藥外,一般還需結合遺傳學技術對自噬相關基因進行干預:包括反義RNA干擾技術(Knockdown)、突變株篩選、外源基因導入等。
(三)自噬檢測方法:
細胞經誘導或抑制后,需對自噬過程進行觀察和檢測,常用的策略和技術有:
1)Western Blot檢測LC3的切割
利用Western Blot檢測LC3-II/I比值的變化以評價自噬形成。自噬形成時,胞漿型LC3會酶解掉一小段多肽形成LC3-I,LC3-I跟PE結合轉變為(自噬體)膜型(即LC3-II),因此,LC3-II/I比值的大小可估計自噬水平的高低。
2)在熒光顯微鏡下采用GFP-LC3單熒光體系/mRFP-GFP-LC3雙熒光體系等融合蛋白來示蹤自噬形成:
GFP-LC3 單熒光自噬指示體系:
利用LC3在自噬形成過程中發生聚集的原理,開發出GFP-LC3指示技術:無自噬時,GFP-LC3融合蛋白彌散在胞漿中;自噬形成時,GFP-LC3融合蛋白轉位至自噬體膜,在熒光顯微鏡下形成多個明亮的綠色熒光斑點,一個斑點相當于一個自噬體,可以通過計數來評價自噬活性的高低。但是綠色斑點增多并不一定代表自噬活性增強,也有可能是自噬溶酶體降解途徑受阻,可以通過western blot 檢測游離的GFP、p62來驗證。
另一種方法是利用mRFP-GFP-LC3 。
mRFP-GFP-LC3 雙熒光自噬指示體系:
由于分子生物學的發展,現在已經誕生了mRFP-GFP-LC3 雙熒光自噬指示體系,用于標記及追蹤LC3以及自噬流的變化。其中GFP是酸敏感型GFP蛋白,而mRFP是穩定的熒光表達基團,不受外界影響。由于自噬小體進入第二階段后,與溶酶體進行融合,形成自噬溶酶體。自噬溶酶體由于溶酶體內部的酸性環境,可以導致PH下降,GFP淬滅,因此,GFP的減弱可指示自噬溶酶體形成的順利程度,GFP越少,則從自噬小體到自噬溶酶體階段流通得越順暢。反之,自噬小體和溶酶體融合被抑制,自噬溶酶體進程受阻。mRFP是一直穩定表達的,因而可以通過GFP與mRFP的亮點比例來評價自噬流進程。
mRFP-GFP-LC3 雙熒光自噬指示體系的出現,把自噬研究帶入了一個新的階段,自噬不再只是指標,而是一種機制,自噬流的順暢與否,對于細胞生理功能的穩定非常關鍵。
3)透射電鏡下觀察自噬體的形成:
自噬經歷了:吞噬泡(phagophore)--自噬小體(autophagosome)--自噬溶酶體(autolysosome)
透射電鏡下吞噬泡(phagophore)的特征為:新月狀或杯狀,雙層或多層膜,有包繞胞漿成分的趨勢。自噬小體(autophagosome)的特征為:雙層或多層膜的液泡狀結構,內含胞漿成分,如線粒體、內質網、核糖體等。自噬溶酶體(autolysosome)的特征為:單層膜,胞漿成分已降解。
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