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自噬是细胞通过降解一些大分子聚合物和细胞器,而维持自身稳态的一种重要生理活动,在发育和衰老中发挥着重要的作用,也与免疫、感染、肿瘤、神经退行性疾病、心血管等众多疾病有着密切的联系。自噬包括大自噬(Macroautophagy),小自噬(Microauophagy)和分子伴侣介导的自噬(Chaperone-mediated Autophagy),其中研究得最广泛,对其功能和机制了解得最多的是大自噬。自噬的功能是通过形成自噬体来完成的,在饥饿或其他压力的诱导下,细胞质内出现新月状的双层膜结构,将待降解的物质包裹起来形成自噬体,随后,自噬体的外膜与溶酶体膜发生融合,而内膜和自噬体内包裹的物质就在溶酶体内被各种水解酶所降解,产物被细胞重新利用以维持细胞的生存。随着对自噬研究的深入,有关自噬体膜来源的研究日益增加,相关研究表明,自噬体膜的来源比较复杂,细胞膜、内质网、线粒体、高尔基体其中的一个或多个均有可能作为自噬体膜的来源。 本课题通过对ATG4B与ATG3蛋白进行研究来揭示自噬体膜的来源。ATG4B是一个重要的自噬相关蛋白,在LC3-I和LC3-II的转换中具有不可替代的作用。主要表现为,ATG4B蛋白上的1个半胱氨酸活性位点能够被活性氧(H2O2)所氧化,氧化型的ATG4B能够促使LC3-I向LC3-II转化,而还原型的ATG4B能够促使LC3的前体和LC3-II向LC3-I转换。ATG3是LC3脂化相关的蛋白质结合酶,LC3-I被ATG7激活后,ATG3会将ATG7替换掉从而形成 ATG3-LC3-I中间产物并最终催化 LC3-I和 PE的结合,形成LC3-II,LC3-II是自噬体膜的主要组成成分。我们将ATG4B第78位氨基酸与ATG3第264位氨基酸突变,使其通过抑制LC3-II的形成而抑制自噬体的生成。将突变体连接跨膜信号和荧光蛋白,转染入Hela细胞中,结果发现: (1)在转染ATG4B突变体的细胞出现了更多的点状LC3的聚集; (2)LC3在转染了ATG3的细胞呈现细胞器共定位,而在转染了ATG3突变体的细胞呈弥散性分布并且无法产生自噬体。我们做了一系列的验证探究形成这种现象的原因,以期为未来的研究提供理论指导。