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年发文量10000+,关于自噬研究,这篇将近400页指南,你一定用得

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无论是在科研界摸爬滚打多年的资深科研者,还是刚入科研大门的科研小白,相信都对“自噬”这个热点耳熟能详。
细胞自噬(autophagy)是一种“自食”的胞内机制。在这一过程中,细胞内容物,如受损的细胞器和蛋白质聚集体,被特殊的胞内囊泡包裹,并在溶酶体内酶的作用下彻底裂解后供细胞重新利用。因此,细胞自噬是细胞加速新陈代谢的重要手段,在真核细胞中普遍存在。
完整的自噬发生过程包括自噬启动、自噬体形成、自噬溶酶体形成,降解及再利用。

细胞自噬是一种细胞内的维稳调控机制,在许多机体的生理和病理过程中都能见到。
在生理条件下,细胞的基础自噬活性能清除细胞内老化、受损的生物大分子和细胞器等,以维持正常的细胞生物学功能;在外界压力、饥饿、缺氧和内质网应激等特殊情况下,细胞通过自噬降解老化、受损的生物大分子和细胞器等,能获得能量来源和重建所需物质,以维持细胞的基本生命活动。
大多数细胞在休眠状态下会发生低水平的自噬,但在缺乏营养、饥饿难耐,或者细胞中氧气、水分特别少的时候,细胞自噬的水平就会提高,严重的细胞自噬将诱导细胞死亡。

自噬作为细胞重要机制,不仅帮助维持生物体稳态,与个体成长、发育、分化、衰老密切相关,其功能的紊乱还参与肿瘤、自身免疫疾病、神经系统疾病、心脑血管病、代谢糖尿病等多种疾病的发生和发展。

自噬也是近年来国自然的研究热点之一,相关研究的中标数量也呈增长趋势,自日本科学家大隅良典发现细胞自噬机理被授予诺贝尔生理学或医学奖以来,自噬研究的热浪更是推向了一个新的高度。

(来源:ZCOOL国家自然科学基金查询)
近10年来,Autophagy相关研究逐年攀升,在pubmed可以检索到将近7万条文献记录,年发文量直线上升。

(来源:Pubmed)
然而,面对茫茫多的文献,该如何开展自噬研究,选择哪些参考研究呢?
在自噬研究中,一套用于自噬研究的标准化指南是十分必要的,Autophagy 杂志于2008年发布第一版自噬研究标准化指南。
从那以后自噬这个话题受到越来越多的关注,许多科学家进入了这一领域,自噬相关的知识库和相关的新技术也在不断地更新和扩展。因此,定期更新自噬研究指南以监测不同生物体中的自噬能够鼓励该领域的知识和技术创新,具有非常重大的科学意义。
在该杂志主编 Daniel J. Klionsky教授以及世界领域内众多自噬研究相关科学家的共同努力下,2021年2月8日,Autophagy杂志官方网站正式发表题为 Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (4th edition)的综述论文。
新版自噬研究指南全文近400余页,光参考文献多达4000多篇,全面综述并介绍了自噬研究领域的最新进展,总结并归纳了自噬研究的相关方法。
对于那些希望快速了解自噬领域的研究进展和研究方法的科研者而言,新版指南是不可多得的佳作,值得一读。

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下面,将为大家简要介绍一下2021版自噬指南涉及的具体内容:
第一部分:命名规则的重申
为了最大程度地减少研究中关于命名法的混淆,该指南提出以下指导原则:通常情况下,使用ATG1表示酵母,ULK1代表哺乳动物。
根据酵母基因组数据库(Saccharomyces Genome Database)所采用的命名方法,指南将酵母自噬相关野生型基因、突变体和蛋白质的标准命名法分别规定为ATG1,atg1和Atg1。
对于哺乳动物,指南遵循国际小鼠标准化遗传命名委员会(The International Committee on Standardized Genetic Nomenclature for Mice)的建议,分别规定了对于所有啮齿动物的名称应使用Ulk1,ulk1和ULK1等命名模式
对人类相关基因和蛋白的命名规定遵守HGNC(HUGO Gene Nomenclature Committee,人类基因命名委员会)的规定:人类基因符号的形式为ULK1,人类蛋白质使用相同的名称但不用斜体如ULK1,而突变体则命名为ULK1−/−。
第二部分:详细枚举整理了自噬的检测方法
自噬检测方法也正是自噬研究指南的重点关照对象。指南列举了目前检测自噬几乎全部的方法,如
①透射电镜法。
自噬体拥有独特的双层膜结构,普通的电镜就可以很容易观察到自噬体,因此,直接观察自噬体需在透射电镜下。可通过透射电子显微镜观察到自噬体的形态结构,对所测自噬体大小和数量的计算推断自噬活性的强弱。
②Atg8 家族蛋白的检测与定量分析。
Atg8和Atg8家族蛋白是检测最广泛的自噬相关蛋白,指南详细综述了利用这些蛋白质的多种分析方法。
③SQSTM1及相关的LC3结合蛋白周转分析,以评价自噬流强弱。
LC3蛋白发生脂质化修饰(lipidation)之后会由胞质可溶的I型LC3(LC3-I)转变为结合于自噬体膜 的II型LC3(LC3-II或LC3-PE)。根据LC3的这一特性,开发了多种自噬检测手段。
④TOR/MTOR,AMPK以及Atg1/ULK1等蛋白或者基因的检测。
⑤对PtdIns3K (PIK3C3/VPS34)活性的评估。
⑥对一些自噬相关蛋白标记物的检测:比如 Atg9/ATG9A、ATG12–ATG5、ATG14 以及 BECN1/Vps30/Atg6 等蛋白标记物的检测;
自噬途径包含自噬信号启动、自噬前体形成、成熟自噬体形成和自噬体-溶酶体融合等多个步骤。每个步骤都有特异性的自噬蛋白参与其中。因此,很多自噬蛋白通常也被用作自噬不同阶段的分子标记(marker)。
⑦特异性自噬的检测:比如,线粒体自噬(mitophagy)、聚集体自噬(aggrephagy)、核糖体自噬(ribophagy)、内质网自噬(reticulophagy)、细胞核自噬(nucleophagy)、异源吞噬(xenophagy)、溶酶体自噬 (lysophagy)、脂噬(Lipophagy)、铁自噬(ferritinophagy)等;
第三部分:关于其他主题,如促酸性染料,自噬抑制剂和诱导剂,基础自噬,实验系统,双分子荧光互补,对实验操作的一般考虑事项等
第四部分:整理了目前自噬研究的模式生物。
上世纪60年代左右,科学家们主要利用大鼠的肝脏组织并结合电镜技术,进行自噬研究。
差不多到上世纪90年代初,日本科学家大隅良典(2016年诺贝尔生理学或医学奖得主)率先开始利用酵母筛选自噬相关基因,目前已知的大部分自噬基因最早都是通过酵母筛选到的。
随着自噬研究的大热,越来越多的模式生物开始进入自噬领域。
指南整理了目前能够进行自噬研究的模式动物,包括秀丽隐杆线虫、黑腹果蝇、水螅、小鼠、家蚕、酵母、拟南芥以及斑马鱼等模式生物。
模式生物作为自噬研究材料不仅能使我们解答最基本的自噬问题,对人类一些和自噬相关的疾病治疗也有借鉴意义。
第五部分:自噬相关蛋白的非典型使用。
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1楼2023-03-27 13:49回复