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。