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来自加州大学圣地亚哥分校生物科学系分子生物学部的研究人员发现自噬作用（autophagy）一直以来未曾解开的一个重要谜团，这个研究成果的重要性在于帮助科学家们调控细胞自噬作用的这一方面，从而能进一步掌握调控其它选择性自吞过程，最终有助于揭示衰老，免疫，神经退行性疾病和癌症中的自噬作用的作用。这一研究成果公布在《Developmental Cell》杂志上。
生物通报道：来自加州大学圣地亚哥分校生物科学系分子生物学部的研究人员发现自噬作用（autophagy）一直以来未曾解开的一个重要谜团，这个研究成果的重要性在于帮助科学家们调控细胞自噬作用的这一方面，从而能进一步掌握调控其它选择性自吞过程，最终有助于揭示衰老，免疫，神经退行性疾病和癌症中的自噬作用的作用。这一研究成果公布在《Developmental Cell》杂志上。
领导这一研究的是加州大学圣地亚哥分校的Suresh Subramani教授，其研究小组的主要研究兴趣在于过氧化物酶生物生成及降解，过氧化物酶机制，以及这种结构的膜蛋白输入，细胞内运动等。
自噬作用是普遍存在于大部分真核细胞中的一种现象，主要是利用溶酶体对自身结构的吞噬降解, 属于细胞内的再循环系统(recycling system)。自噬作用能清除降解细胞内受损伤的细胞结构、衰老的细胞器、以及不再需要的生物大分子等，在消化的同时，也为细胞内细胞器的构建提供原料，即细胞结构的再循环。
大约40年前自噬作用就被发现了，但近期才成为细胞生物学中的一个热点问题，这主要是由于自噬作用与细胞生长，衰老，以及稳态（homeostasis）有关。
在这篇文章中，研究人员报道了一种新型蛋白：Atg30（自噬作用相关过程需要的31种蛋白之一，生物通注），这种蛋白来自甲醇酵母Pichia pastoris，调控着一种细胞亚结构：过氧化物酶体。
当细胞器官受到损伤或者不再需要的时候，过氧化物酶体就会将其降解，文章的第一作者Jean-Claude Farré表示，“这种新蛋白（指Atg30）可以在pexophagy过程中介导过氧化物酶体选择——也就是说，对于pexophagy是必需的，但对于自噬作用相关过程并不是必需的。”
Suresh Subramani也认为，他们发现了Atg3对于过氧化物酶再循环的“自噬机器”（autophagy machinery，生物通注）是一个关键因子，“第一次，我们能够利用一种蛋白调控这一过程，这对于了解细胞的功能是十分重要的一步。”
这一研究成果得到了美国国家卫生研究院NIH的资助。
（生物通：张迪）
原文摘要：
Developmental Cell, Vol 14, 365-376, 11 March 2008
PpAtg30 Tags Peroxisomes for Turnover by Selective Autophagy
『Abstract』
名词解释：
1.自噬作用(autophagy)
自噬作用是普遍存在于大部分真核细胞中的一种现象, 是溶酶体对自身结构的吞噬降解, 它是细胞内的再循环系统(recycling system)。
自噬作用主要是清除降解细胞内受损伤的细胞结构、衰老的细胞器、以及不再需要的生物大分子等。自噬作用在消化的同时，也为细胞内细胞器的构建提供原料，即细胞结构的再循环。因此, 溶酶体相当于细胞内清道夫。
2.稳态（homeostasis）
内环境恒定概念的引伸与发展。内环境恒定概念是19世纪法国生理学家贝尔纳（Claud Bernard）所提出。他认为机体生存在两个环境中，一个是不断变化的外环境，一个是比较稳定的内环境。内环境是围绕在多细胞动物的细胞周围的细胞外液。内环境的特点是其理化特性及其组成分的数量和性质，处于相对恒定状态，为细胞提供一适宜的生活环境，也是维持生命的必要条件。“内环境恒定是（机体）自由和独立生存的首要条件”，这是贝尔纳对生命现象的高度概括。
稳态即相似的状态，是美国生理学家坎农（W.B.Cannon）于本世纪20年代末提出的，是内环境恒定概念的引伸和发展。在坎农时期，稳态主要指内环境是可变的又是相对稳定的状态。稳态是在不断运动中所达到的一种动态平衡；即是在遭受着许多外界干扰因素的条件下，经过体内复杂的调节机制使各器官、系统协调活动的结果，这种稳定是相对的，不是绝对的，一旦稳态遭破坏，就导致机体死亡。随着控制论和其他生命科学的发展，稳态已不仅指内环境的稳定状态，也扩展到有机体内极多的保持协调、稳定的生理过程，例如生命活动功能以及正常姿势（直立以及行路姿势）的维持等；也用于机体的不同层次或水平（细胞、组织器官、系统、整体、社会群体）的稳定状态；以及在特定时间内（由几毫秒直至若干万年）保持的特定状态。稳态不仅是生理学，也是当今生命科学的一大基本概念。它对控制论、遗传学（基因的稳态调节）、心理学（情绪稳态等）、病理学、临床医学等多种学科都有重要意义。
3.过氧化物酶体
过氧化物酶体（peroxisome）又称微体（microbody），由J. Rhodin（1954）首次在鼠肾小管上皮细胞中发现。是一种具有异质性的细胞器，在不同生物及不同发育阶段有所不同。直径约0.2~1.5um，通常为0.5um，呈圆形，椭圆形或哑呤形不等，由单层膜围绕而成（图6-31）。共同特点是内含一至多种依赖黄素（flavin）的氧化酶和过氧化氢酶（标志酶），已发现40多种氧化酶，如L-氨基酸氧化酶，D-氨基酸氧化酶等等，其中尿酸氧化酶（urate oxidase）的含量极高，以至于在有些种类形成酶结晶构成的核心。
附：
Suresh Subramani, PhD
Professor and Dean, Biological Sciences
Cancer Genetics Program
We are interested in peroxisome biogenesis and degradation, the mechanism of peroxisomal matrix and membrane protein import, and the intracellular movement of this organelle. Our interest in the mechanism of import stems from the fact that the transport of proteins across the peroxisomal membrane is distinct from that used for other organelles, and from the realization that many human patients with fatal peroxisomal disorders (Zellweger syndrome, neonatal adrenoleukodystrophy, infantile Refsum's disease, and rhizomelic chondrodysplasia punctata, RCDP) fail to import one or more proteins into the peroxisome matrix1. We discovered two of the peroxisomal targeting signals (PTSs), called PTS1 and PTS2, involved in the import of proteins into the peroxisomal matrix2. We have also described several sequences called mPTSs, involved in the targeting of peroxisomal membrane proteins (PMPs)3-5.
Work in a number of model systems has led to the cloning of many PEX genes and the characterization of about 23 peroxins - proteins involved in peroxisomal protein import, biogenesis and in peroxisome segregation to daughter cells. Of these at least 13 are conserved between yeasts and humans and 10 are implicated in fatal human peroxisomal disorders1. We cloned and characterized the PTS1 receptor gene (PEX5) from P. pastoris and from humans6,7. We also cloned and characterized the P. pastoris PTS2 receptor gene (PEX7), whose human counterpart is mutated in RCDP patients8. About a dozen other peroxisome assembly (PEX) genes have been characterized in this laboratory1,2. The peroxins Pex5p, Pex7p, Pex13p, Pex14p, Pex17p play a role in matrix protein import, while Pex3p, Pex17p and Pex19p are involved in the import and assembly of PMPs in the peroxisomal membrane. Pex4p, a ubiquitin-conjugating enzyme held at the peroxisomal membrane by Pex22p, also plays a role in peroxisome biogenesis. Pex1p and Pex6p are vesicle-associated ATPases that are required for vesicle-fusion events during peroxisome biogenesis9. We have also characterized many interactions among the peroxins. Human counterparts of most of these proteins are involved in fatal disorders1.
Using cytosol- and energy-dependent mammalian in vitro import systems, we have shown a requirement for the PTS, ATP hydrolysis, cytosolic hsp70, hsp40 and Pex5p, as well as the peroxisomal membrane proteins, Pex2p and Pex14p, in the import of proteins into the peroxisomal matrix10. Using purified, recombinant components, we are utilizing the in vitro import system to elucidate the biochemical functions of all the cytosolic and membrane-associated proteins involved in the import of PTS-containing proteins. Unlike the import of proteins across other organellar membranes, protein unfolding is not essential for peroxisomal matrix protein import2.
Current work focuses on the early steps in the biogenesis of peroxisomal matrix and membrane proteins3, 11, 12, the steps and intermediates in peroxisome biogenesis1,2, the protein-protein interactions among peroxins1, peroxisome movement13, and the genetics of peroxisome degradation14. Both yeast and mammalian cells are used for the analysis of these phenomena.
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