自噬|揭开细胞“垃圾回收”面纱
文章图片
张宏（前排左六）课题组合影 。受访者供图
采访人员 甘晓
自噬是细胞自身物质更新代谢的重要机制，简单地说，就是“自己吃自己” 。自噬事关细胞从成长、发育到衰老的全部过程，对维持机体健康至关重要，吸引着科学家的高度关注 。
自2015年起，在国家自然科学基金创新研究群体项目“多细胞生物自噬过程中膜的构建与融合”（以下简称创新群体项目）支持下，中国科学院生物物理研究所研究员张宏带领科研人员对自噬小体的形成以及自噬小体的成熟机制进行了深入研究，取得丰硕成果 。
科研一小步 认知一大步
“自己吃自己”的细胞自噬相当于“垃圾回收”的过程，具有双层膜结构的自噬小体收集细胞内受损的细胞器和其他垃圾，送给“回收站”溶酶体，并在酸性条件下进行降解 。当细胞处于包括饥饿在内的各种胁迫条件下，自噬又能降解细胞内一些不必要的物质，为细胞提供物质和能量，帮助细胞渡过艰难困境 。
尽管早在上世纪60年代科学家就发现了细胞自噬的现象，但其真正为普通人所熟悉还是在2016年 。这一年，喜欢喝酒、能写一手漂亮的毛笔字、须发皆白的日本科学家大隅良典独享诺贝尔生理学或医学奖 。从上世纪90年代开始，大隅良典选择酵母为研究自噬的模型，不仅首次在酵母中观察到自噬现象，还为建立酵母为研究细胞自噬的遗传筛选模型奠定了基础 。
很长一段时间，科学家对自噬的理解都是基于单细胞生物酵母中鉴定的自噬基因的研究 。长期从事秀丽线虫研究的张宏认为，多细胞生物的自噬过程要复杂得多 。“在多细胞生物中，自噬小体形成时，需与内质网建立动态的互作，另外新形成的自噬小体需要先与多种内吞体融合，经历‘自噬小体成熟’的过程，最终与溶酶体融合形成有降解活性的自噬溶酶体 。”他说 。
这一过程一直没有得到揭示 。2015年，在大隅良典获颁诺贝尔奖的前一年，国内该领域的专家就前瞻性地预见到多细胞自噬在科学上的重大价值，创新群体项目正是在这样的背景下立项 。
5年来，在国家自然科学基金的支持下，创新群体项目成员率先推进了全球“独一份”的研究工作 。“我们在前人基础上走的一小步，却是多细胞生物自噬认知上的一大步 。”张宏说 。
张宏课题组建立了线虫作为研究多细胞生物自噬的研究模型，在国际上首次通过遗传筛选鉴定了系列多细胞生物特有的新自噬基因，并揭示了这些新基因在多细胞生物自噬特有步骤中发挥的功能 。例如，研究人员发现定位内质网的一个基因EPG3能够调控自噬小体和内质网的相互作用，如果这一基因缺失，则会阻断自噬小体正常形成 。而EPG5则通过与溶酶体上的多个蛋白相互作用，在自噬小体成熟过程中扮演着重要角色 。
基础研究的使命与担当
党的十九届五中全会把科技自立自强作为国家发展的战略支撑，提出“面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康” 。其中，“面向人民生命健康”是一个新的方向 。
作为生命科学研究者，群体成员也一直坚信，基础研究要坚持面向人民生命健康 。2020年初，新冠疫情来势汹汹，张宏和团队成员立刻付诸实践 。“这是我们项目计划以外的一个课题 。”张宏告诉《中国科学报》，新冠疫情牵动着全中国乃至全球人民的心，作为科学家，他们更不能置身事外 。
抵抗外来入侵的病原体，自噬也是相当重要的机制之一 。新冠病毒快速入侵人体的现象引起了群体成员的注意 。经过筛选，群体成员发现新冠病毒编码的ORF3a蛋白能够抑制自噬小体和溶酶体的融合过程 。形象地说，这个病毒蛋白把一些原本在自噬小体成熟过程中发挥关键作用的分子牢牢“拽”着，帮助病毒逃脱被降解的命运 。研究人员相信，这项研究对于理解新冠病毒的高传染性和致病性以及开发潜在的治疗方法有重要意义 。
推荐阅读
- 保卫细胞|揭示糖诱导保卫细胞淀粉降解促气孔开放机理
- 白细胞减少症|这么美味的快手蘑菇酥都没吃过？你的人生不完整
- 吃肉|喝汤，到底有没有营养？营养专家揭开汤的“两幅面孔”
- |揭开尼泊尔人的日常饮食，这一点，让大部分游客很难适应
- 普洱茶|一饼可买宝马，一提可买套房？如今天价茶叶背后“内幕”被揭开
- 膳食纤维|吃面条比吃米饭更容易发胖吗马上带你揭开谜底
- 甲鱼|揭盖有惊喜！湖南一爸爸做创意大菜“红烧甲鱼”，揭开外壳意外了
- 真核细胞与原核细胞主要区别（真核细胞与原核细胞怎么分）
- 看清人心的说说（关于看清人心的说说）
- 家畜|破解家畜干细胞不能承受 长周期、多次基因编辑难题