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摘要：自噬是细胞为维持自身代谢发生的胞质组分降解的动态过程。自噬不仅是细胞在饥饿环境下的一种适应性反应，而且对于组织和细胞维持动态平衡十分重要。细胞自噬出现问题往往会导致多种疾病。自噬相关基因被命名为Atg（Autophagy-related gene），LC3（Microtubule-associated protein 1 light chain 3）是哺乳动物中了解的最透彻的一个Atg同源蛋白。LC3蛋白在细胞中存在两种剪切形式，即LC3-Ⅰ和LC3-Ⅱ， 定位于自噬体膜的LC3-Ⅱ是自噬的标志性分子。详细论述自噬过程和LC3在自噬过程中的表达修饰过程，并进一步讨论自噬在神经退行性疾病和微生物感染中的生物学功能。
关键词：自噬；LC3；神经退行性疾病；免疫应答
中图分类号：Q786 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）20-4932-05
DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.20.002
Expression of LC3 Gene in Cell Autophagy
NI Zhi-hua1，2，ZHANG Yu-ming1，DENG Chuan-huai1，ZHAO Ze1，ZHANG Rui-ying1，ZHOU Yan-fen1，2
（1.College of Life Sciences，Hebei University，Baoding 071002，Hebei，China；
2.Research Center of Bioengineering of Hebei Province，Baoding 071002，Hebei，China）
Abstract：Autophagy is a dynamic process for degradation of cytosolic components in cell， aiming to maintain cell’s metabolic balance. Autophagy is an adaptive reaction of nutrient deficiency. Moreover， autophagy is very important for tissue and cell to keep dynamic metabolic balance. Disturbance of autophagy could trigger various diseases. Usually， autophagy-related gene is named as Atg. Microtuble associated protein lightchain 3 （LC3）， a mammalian homolog of yeast Atg8， has been extensively reported. In cell，LC3 proteins are presented in two forms （LC3-Ⅰand LC3-Ⅱ）. LC3-Ⅱ， locating on autophosome membrane， is usually used as a specific marker to monitor autophagy. In this review， the process of autophagy and the function of LC3 were involved. Moreover， the biological function of autophagy in neurodegenerative disease and immune response were also discussed intensively.
Key words：autophagy；LC3；neurodegenerative disease；immune response
自噬（Autophagy）一词源于希腊词语“Self”和“Eating”，指细胞为了维持自身的代谢平衡而自我牺牲的一种重要的细胞功能[1]。1993年，Tsukada等[2]发现了酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）的细胞自噬现象，并对自噬相关的基因突变体以Atg（Autophagy-related gene）进行了命名和性质研究。从酵母到哺乳动物，细胞自噬过程是高度保守的。目前，哺乳动物的多种组织和器官中都观测到了自噬的发生。研究发现，自噬途径对细胞清除功能缺陷的蛋白质和细胞器，维持细胞的生存、分化，组织的发育十分重要[3]。如果自噬途径受损或自噬相关基因的改变会导致一系列的疾病，例如神经退行性疾病及各种癌症[4]。本文将就自噬过程以及哺乳动物细胞中参与自噬的标志性分子LC3 （Microtubule-associated protein 1 light chain 3）在自噬过程中的表达修饰概述，并阐述自噬在神经退行性疾病和免疫应答反应中的生物学功能。
1 自噬过程
细胞自噬包括三种主要类型：大自噬（Macroautophagy）、小自噬（Microautophagy）和分子伴侣介导的自噬（Chaperone mediated autophagy，CMA），此外还有一些器官特异性的自噬途径[5]。其中大自噬（以后简称为自噬，Autophagy）是细胞内自身发生的大规模的降解过程，包括细胞质组分的降解和细胞器成分的分解。待降解的细胞组分会被称为自噬体的双层膜结构所包裹，然后被运送至溶酶体中进行降解。小自噬是不需任何载体的协助，溶酶体直接摄取细胞组分并进行降解的过程[6]。分子伴侣介导的自噬有别于大自噬和小自噬的是，待降解的底物蛋白必须存在一段五肽序列，热休克蛋白HSP70与底物蛋白结合形成底物-分子伴侣复合物，溶酶体CMA受体识别该复合物，并将底物去折叠后转运至溶酶体中进行消化[7]。