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国际细胞生物学杂志》上/2012年/文章
特殊的问题

选择性自噬类型

把这个特殊的问题

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体积 2012年 |文章的ID 431684年 | https://doi.org/10.1155/2012/431684

亚历山大。5月,罗德尼·j .丹麦人马克·普雷斯科特, 线粒体自噬的许多面孔:最近的研究的对比观察”,国际细胞生物学杂志》上, 卷。2012年, 文章的ID431684年, 18 页面, 2012年 https://doi.org/10.1155/2012/431684

线粒体自噬的许多面孔:最近的研究的对比观察

学术编辑器:Fulvio Reggiori
收到了 2011年11月14日
接受 2011年12月21日
发表 08年4月2012年

文摘

选择性自噬降解的研究mitochondria-mitophagy-has近年来愈演愈烈,产生重要的洞察功能,这个过程的机制,监管在真核细胞中。然而,尽管一些分子的球员在出芽酵母,如Atg32p Uth1p,和Aup1p,已确定,研究进一步询问mitophagy的机械和监管功能产生了不一致,有时相互矛盾的结果。在本文中,我们关注的当前理解mitophagy机制,诱导,在酵母和监管,建议不同的实验条件中使用的各种研究mitophagy可能导致观察到的差异。考虑和理解这些差异可能有助于mitophagy的机制和监管环境,并进一步表明复杂的角色,这个基本的过程在真核细胞的生与死。

1。介绍

即使在大的多细胞生物,细胞不能保证生活在完全稳定的组织环境。细胞的能力,以适应压力的条件下,如营养限制,是一项基本自我平衡的要求为了生存和繁殖。自噬是一个重要的高度保守的过程适应环境所呈现的多样化挑战单细胞和多细胞真核细胞存在。本质上,这个过程包括蜂窝组件的运输到溶酶体(哺乳动物)或液泡(酵母)降解的基本组件,然后回收单元。近年来,选择性和非选择性两种形式的自噬,大量的吸收,随机部分胞质,或具体目标,分别描述。

目标的选择性自噬机制包括细胞器、蛋白质聚集,甚至入侵的微生物。线粒体,积累损伤随着年龄的增长,提出了挑战细胞通过控制生成的活性氧(ROS)和变得越来越低效的一代的ATP。选择性删除线粒体自噬,称为mitophagy,是一个重要的细胞适应挑战了这一重要的细胞器,它所代表的潜在危险。最近,有研究显示关键蛋白质参与mitophagy,提供洞察这个过程的机制。随着研究的焦点逐渐下降的生理作用mitophagy在细胞内,重要的是要考虑更广泛的涵义,结果到目前为止为了更好地理解mitophagy的生理作用。

在本文中,我们简要概述当前对mitophagy机制的理解,关注该领域的生物模型,出芽酵母酿酒酵母。压力在酵母诱导mitophagy将被讨论,最近的研究质问线粒体营业额的规定之前解决。最后,在迄今为止的研究将解决差异明显,参照在这些研究中使用的实验条件和他们的关系mitophagy我们目前的理解。

2。自噬和Mitophagy独特形式的细胞内降解

Macroautophagy(通常被称为自噬)包括封存细胞质组件(从蛋白质聚集到整个细胞器)成双层膜结构被称为自噬体(APs)(图1(一))1]。自噬体送到细胞趋向下降的隔间,液泡的哺乳动物(溶酶体),其内容退化,随后回到细胞质中以便重用。这个重要的能力“回收”的危险或不必要的部分细胞,描述在众多评论(2- - - - - -4),提供组件时的压力,使细胞实现基本代谢需求(5]。然而,自噬也扮演着重要的角色在细胞体内平衡,基础水平的自噬是明显在真核细胞基本降解途径(6]。

在酵母酿酒酵母autophagy-related (ATG)基因编码的蛋白质参与自噬,31日的确定到目前为止。编码的蛋白质参与所有的自噬过程,“核心”ATG基因,构成了基本的自噬机械(7]。同系物的这些蛋白在哺乳动物细胞已经被识别,证明自噬在真核生物的高度保守的性质(4]。在酵母中描述的详细过程(3,7,8),是有用的短暂考虑自噬的主要特性。

在酵母中,一组16核心Atg蛋白质参与preautophagosomal结构(PAS)的形成,形成暂时性的成核网站(7]。不是,膜招募从源仍存在争议;研究酵母和哺乳动物细胞各种建议质膜(9),高尔基体(10),内质网(11),线粒体(12]随着膜来源美联社扩张。随着美联社的扩展,形成双层膜结构,它捕获的一部分细胞溶质注定退化(13]。然后完成美联社交通量液泡,其外膜与空泡的膜融合,释放内心的膜和其内容(自噬体)空泡的腔。货物退化是由居民酸水解酶、膜结合之前effluxers Atg22p返回组件等细胞溶质(14]。为了监测自噬,Atg8p ubiquitin-like核心Atg蛋白质的功能,通常是作为一个标记。这种蛋白质(哺乳动物LC3的酵母同系物)对美联社的形成是至关重要的通过其共轭磷脂酰乙醇胺和中介membrane-tethering事件(15]。Atg8p macroautophagy作为一个有用的标记,因为这种蛋白质仍与美联社膜有关,而其他元素的核心Atg机械只能是暂时性的(相互作用的15]。

吸收的材料泡腔也已被证明能够直接发生在空泡的膜过程称为microautophagy(图1(b))16]。这个过程中,观察到酵母,特点是在液泡膜内陷的形成,在胞质内容可以被捕捉到。液泡内的内陷生长成管状结构,最终捏从空泡的膜封装中的胞质内容single-membrane结构现在位于空泡的腔(16]。这microautophagic泡,连同其货物,随后退化,显然以同样的方式产生的自噬体交付AP的液泡。microautophagy及其主要生理作用的分子细节尚不清楚。进一步的工作需要描述这一现象,观察是否在酵母有关哺乳动物细胞(17]。

作为基本的细胞自噬过程的相关性在文献中已经变得越来越明显,许多研究已经关注选择性自噬的表现。cytoplasm-to-vacuole瞄准(Cvt)通路,选择性自噬机械的应用在酵母自噬研究早期发现,提供至少两个水解酶(我和氨肽酶α甘露糖苷酶)泡,他们处理一个成熟,保持酶的活性形式(18]。这表明自噬的机械组件可以应用于生物合成途径除了胞内营业额的正则分解过程。除了空泡的聚合分子如水解酶,AP的形成使得封存的蜂窝材料的范围,从可溶性蛋白质完整的细胞器。例如,过氧化物酶体的选择性自噬清除(pexophagy, (19]),内质网(reticulophagy [20.]),核糖体(ribophagy [21])和线粒体(mitophagy, (22- - - - - -24)被描述到目前为止,虽然部分零碎microautophagy也退化核的核(中性粒细胞)处于初级阶段,和后期nucleophagy (LN)后长期营养压力(25- - - - - -27]。甚至入侵病原体如病毒(28)和细菌(29日)可以通过自噬过程,消除了在高等真核生物集体称为xenophagy。在酿酒酵母迄今为止,所有类型的选择性自噬(除了LN)要求Atg11p功能,蛋白质被认为作为脚手架或适配器蛋白质带来的核心ATG机械接触目标选择降解[30.,31日]。

Mitophagy最近变得更科学兴趣的主题。这是由于部分细胞器的核心作用在不同的细胞过程,以及协会的线粒体功能障碍与病理条件在人类神经退行性阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等疾病(32- - - - - -34]。线粒体网络固有的动态,不断发生核裂变和核聚变事件,对真核生物的生命至关重要的网站提供大量的ATP (35]。然而,随着年龄的增长和积累损伤,线粒体也存在一个潜在的挑战,细胞通过泄漏过多的活性氧(ROS)和其他分子,如proapoptotic蛋白质细胞色素c,导致不同的细胞病理(36]。Mitophagy,工作与其他趋向下降的系统(37),是消除那些受损的线粒体的主要手段或盈余需求。选择性自噬的表现,mitophagy员工核心自我吞噬机器一起Atg11p [38)和其他几个基因产物中确定最近的研究(数据1(c)和1(d))39]。而蛋白质参与mitophagy在结构和功能不同,所有合作将线粒体注定退化接触核心自噬机制,从而发挥着重要的链接作用线粒体应激信号自噬。我们仍然不能完全描述机制和监管mitophagy使用到目前为止收集到的证据,它极有可能进一步分子组件尚未确定。

在酵母中,几个基因与mitophagy有关。总结的重要发现酵母mitophagy研究以来第一个研究描述线粒体自噬体(内40表中提供1。通过调查缺失菌株表型UTH1,AUP1,ATG32,ATG33基因已经被直接卷入mitophagy。UTH1编码一个37 kDa SUN-family本土化的蛋白质外线粒体膜(石)和细胞壁(41]。这种蛋白质,它曾被卷入细胞壁完整性的维护,期间被证明带来增加寿命Δ氮饥饿(N-starvation)uth1删除应变和没有对macroautophagy至关重要。在随后的研究中,同一组演示N-starvation mitophagy诱导的早期阶段,由液泡直接涉及线粒体的封存,由电子显微镜观察(EM)。这表明mitophagy microautophagic可能发生的机制,称为micromitophagy(图1(d))42]。“正常”macromitophagy, Uth1p不是必需的,遵循这一在稍后的阶段。


作者 一年 主要发现 笔记 分析 碳源* Mitophagy感应* 参考

Takeshige et al。 1992年 线粒体自噬的身体内 首先观察线粒体自噬 光学显微镜,他们 葡萄糖、甘油 转向N-starvation介质(葡萄糖或甘油) (40]

坎贝尔和Thorsness 1998年 观察损害mitophagy 进一步mitophagy的早期证据 新兴市场 各种(呼吸) 通过破坏线粒体损伤YME1 (50]

Kiššova et al。 2004年 UTH1 第一个mitophagy-specific基因识别 pGAL-CLbGFP(荧光显微镜) 乳酸、葡萄糖 转向N-starvation介质(乳酸和葡萄糖)雷帕霉素(0.2μg / mL) (41]

Priault et al。 2005年 线粒体损伤引发mitophagy 损害 导致优惠mitophagy受损的线粒体。 新兴市场
Pho8Δ60(生化)
西方(蛋白降解)
葡萄糖(有氧和厌氧) 使用热敏Δfmc1应变沉淀线粒体损伤。 (51]

Nowikovsky et al。 2007年 MDM38 发现渗透溶胀触发器和裂变,mitophagy所需 pCS-G / RFP(“罗塞拉”,显微镜) 半乳糖 Doxycyclin (5μg / mL,诱导MDM38损耗和mitophagy) (52]

Kiššova et al。 2007年 UTH1 选择性的描述mitophagy和“micromitophagy。” 新兴市场 乳酸在 转向N-starvation介质(乳酸) (42]

塔尔等。 2007年 AUP1 AUP1角色在mitophagy post-log阶段描述 西方(顺乌头酸酶降解) 葡萄糖、乳酸 文化post-log(葡萄糖、乳酸、5 d) (43]

Kanki和Klionsky 2008年 ATG11 选择性mitophagy进一步示范。 OM45-GFP IDH1-GFP,高山(生化) 乳酸 转向N-starvation介质(葡萄糖) (38]

Deffieu et al。 2009年 谷胱甘肽参与 表明mitophagy诱导的氧化还原作用 pGAL-CLbGFP(显微镜)
新兴市场
乳酸 转向N-starvation介质(葡萄糖) (53]

Kanki et al。 2009年 ATG33(31人) 没有报告UTH1,MDM38,AUP1,RTG3WHI2
8日报道基因重叠Okamoto et al。
OM45-GFP(显微镜和西方) 乳酸 文化post-log(乳酸、3 d)转向N-starvation介质(6 h葡萄糖) (48]

Kanki et al。 2009年 ATG32 标识同时Okamoto et al。 OM45-GFP(显微镜和西方) 乳酸 文化post-log(乳酸、3 d)转向N-starvation媒体(6 h葡萄糖) (46]

Okamoto et al。 2009年 ATG32(& 52人,其中包括一些已知的自噬基因) 没有报告UTH1,MDM38,AUP1,RTG3,WHI2ATG33
8日报道基因重叠Kanki et al。
p416GPD-mtDHFR-GFP(显微镜) 甘油 文化post-log(甘油5 d) (45]

记者等。 2009年 RTG3 还发现RTG3调节AUP1 荧光显微镜和西方分析IDP1-GFP(显微镜) 乳酸 文化post-log(乳酸、3 d) (44]

毛等。 2011年 HOG1,SLT2 显示MAPK信号参与mitophagy酵母 OM45-GFP(显微镜和西方) 乳酸 转向N-starvation媒体(6 h,葡萄糖)
文化post-log(乳酸)
(54]

孟德尔等。 2011年 WHI2 发现对于mitophagy裂变不是至关重要的。 pRS313-mtDsRed。T4(显微镜) 甘油 雷帕霉素(1μ米,24 h,在DMSO) (55]

*在哪里”碳源”和“mitophagy感应是指条件用于检测的主要发现。
GFP =绿色荧光蛋白, =线粒体膜电位,妈妈=线粒体外膜,EM =电子显微镜,MAPK =有丝分裂原激活蛋白激酶,N-starvation = nitrogen-starvation。

相比之下,细胞被删除AUP1合成一个49 kDa线粒体蛋白质磷酸酶,显示长期摄动mitophagy固定相文化和的特点是减少电池寿命在这些条件下(43]。随后的研究有关AUP1函数的逆行信号(轮胎式龙门吊)通路,扰动的删除RTG3基因导致缺陷mitophagy表型(44]。

两个最近报道全基因组屏幕mitophagy都确定了基因的基因编码Atg32p,单程线粒体外膜蛋白分子质量预测的59 kDa [45,46),是mitophagy所需。这种蛋白质能与Atg8p (APs的核心自噬蛋白的生物合成(47])和Atg11p(对于所有形式的选择性自噬描述日期),连接线粒体标记为退化与自噬的核心机械(图1(c))。而选择线粒体自噬的机制仍然知之甚少,它是Atg33p提出,这被认为是一种线粒体外膜蛋白,能够报告Atg32p线粒体的压力,特别是在post-log(静止)阶段的增长48]。这个mitophagy-inducing触发Atg33p继电器信号尚不清楚。

蛋白质特定mitophagy函数在一个顺序和控制线粒体退化的过程。这种严格控制反映了双重mitophagy在细胞中的作用:它是线粒体稳态(即参与维护。,the dynamic maintenance of the functional stability of mitochondria), and as a response to stress (the physical and chemical demands of a particular environment) [49]。本文主要关注mitophagy作为响应强调内在和外在的线粒体。下面简要概述已知的信号通路参与这个过程的规定,我们识别和讨论差异与参考文献中,线粒体的多样性压力,以及细胞如何协调应对带来mitophagy。我们得出这样的结论:这些差异表明复杂的集成的基本机制mitophagy细胞环境,实验条件,采用的研究必须考虑mitophagy充分把握这一过程在细胞内的作用。

3所示。Mitophagy对压力的反应

线粒体在细胞代谢发挥基础性作用通过ATP的能源供应。细胞,维护健康的线粒体和之间的“平衡”那些损坏或危险是必要的,以确保最有效的生产能量。这是一个高度动态的过程需要细胞的不断适应细胞内外条件的变化。而任何定义一定是有问题的,这次讨论的目的,我们定义线粒体稳态条件,转变方向有利于线粒体清除压力。因此,细胞受到这些条件的状态描述为,或暴露于压力。压力和压力构成的第一步mitophagy感应的压力信号是直接通过监管或mitophagic响应信号中间(图2)。重要的是要认识到压力、信号/监管和mitophagy重叠在连续的控制线粒体退化。对于本文的目的,我们归类为压力内在(即。,或iginating from within the mitochondrion itself) or外在(引起线粒体以外的任何地方,包括细胞内的其他部分)见图2

3.1。内在压力

很多的研究都集中在触发线粒体的作用由mitophagy自己删除。压力来自线粒体内常与线粒体损伤,影响细胞器产生能量的能力有效地没有多余的活性氧的释放。在大多数生理相关的情况下,线粒体损伤是伴随着这种细胞器的两极化,线粒体膜电位或损失( ),这是必不可少的一代的ATP。兴趣线粒体损伤的触发mitophagy已被发现在哺乳动物细胞中,线粒体损伤是一个前兆mitophagic蛋白质降解与帕金森病(56]。

3.2。两极化,损伤,线粒体的动力学

而线粒体两极化的重要性和碎片mitophagy也成立于哺乳动物细胞,酵母的研究产生了相互矛盾的结果。早期的报告显示在mitophagy作用MDM38,编码膜蛋白参与K+/小时+交换和蛋白质出口。本研究表明,酵母细胞删除这个基因的特点是针对删除的肿胀,线粒体碎片mitophagy [52]。删除MDM38也会导致不正常的线粒体形态、细胞器解体嵴。这些观察是一致的另一项研究的结果表明删除FMC1ATP合酶,这是需要组装在高温,导致细胞ATP合酶的聚合F1催化亚基在线粒体基质中,和证据mitophagy [51]。相比之下,最近的一项研究得出结论,评估各种fission-related酵母基因裂变不需要mitophagy裂变既不是前兆,也不是的诱导物,mitophagy [55]。Δmitophagy缺陷fis1突变是由于不Fis1p在裂变的角色,而是一个间接破坏的基因WHI2编码一个蛋白质参与应激反应。此外,而解偶联剂,如羰基氰化物-chlorophenyl肼(CCCP)能够诱导mitophagy在哺乳动物细胞中,这不是在酵母(41,46,55]。两个最近的,全基因组基因参与mitophagy屏幕也产生了冲突的结果的裂变和聚变相关的蛋白质。提供的数据显示Kanki et al .,删除DNM1线粒体分裂、编码的重要蛋白质Dnm1p,极大地扰乱mitophagy [48),而Okamoto等人没有检测的微扰mitophagy fission-related菌株删除任何的基因(45]。显然,进一步的工作是需要澄清这些差异。

3.3。氧化应激和活性氧

氧化压力通常来自线粒体内最常见的ROS的形式。根据定义,ROS高活性分子包括氧气,反应性归因于未配对价电子的氧化能力(57]。这个有用的健康细胞利用氧化性能:控制大量的ROS扮演重要的角色在细胞信号和其他redox-dependent过程(58]。然而,ROS也可以对细胞有害,因为他们迅速氧化细胞组件包括氨基酸、核酸和脂类。如果允许活性氧积累,细胞的后果是可怕的,可能会导致死亡。细胞内活性氧的主要来源是线粒体,ROS在哪里的副产品氧化磷酸化(59]。在正常情况下,细胞适应应对ROS的产生,消除这些危险分子通过一系列抗氧化防御系统,如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽(57]。

ROS作为管理者的角色或诱导物mitophagy不是明显的可用数据,但是工作提供了一些线索,让初步猜测。线粒体产生的大多数细胞内ROS, ROS水平的失衡以及由此产生的氧化应激在这些细胞器是一个有吸引力的候选人mitophagy的诱导物。活性氧与非选择性有关macroautophagy在许多最近的研究在哺乳动物60,61年),以及酵母非选择性自噬(62年]。然而,在酵母,几乎没有证据表明ROS能够诱导mitophagy通过任何直接与组件的交互mitophagy机械。最近的一项研究由铃木等人调查autophagy-deficient酵母细胞的细胞死亡提供了证据表明,活性氧积累突变株缺乏一定的表情ATG基因在nitrogen-starvation [63年]。这里的含义是ATG基因在消除ROS-producing细胞器中发挥作用,可能通过mitophagy。然而,这显然是由于这些菌株无法上调表达ROS拾荒者和呼吸链组件,而不是直接不能ROS-producing过剩的细胞器被自噬。

在另一项研究中,雷帕霉素(自噬的诱导物和mitophagy)据报道,减少ROS在酵母细胞的细胞负荷,影响归因于增加mitophagy通过雷帕霉素(TOR)信号的目标64年]。mitophagy减少ROS清除线粒体的负载,这些观察结果表明,mitophagy能够目标ROS-producing细胞器,虽然直接ROS和mitophagy不是发现之间的关系。mitophagy可以单独雷帕霉素引起的进一步表明,活性氧在这种情况下并不足以诱导的完整mitophagy这些受损的细胞器。因此,目前看来,几乎没有证据支持直接作用ROS在酵母mitophagy感应,尽管重要的氧化还原信号分子,他们是最有可能间接参与。

3.4。外在的压力

除了内在因素决定线粒体的命运,许多extramitochondrial强调考虑mitophagy时必须考虑。这种外在压力的例子是药理代理人和经历的环境条件细胞。许多研究已经调查的外在压力和mitophagy之间的联系酿酒酵母。事实上,虽然一般哺乳动物细胞中存在相对稳定的组织环境中,单细胞生物例如酵母经常暴露在充满压力的环境条件。这种情况也可以遇到在不同寻常的哺乳动物细胞,但是临床相关的情况下,其中一个例子是肿瘤内环境,不受控制的增长限制正常的营养供给这些新陈代谢极其活跃的细胞(65年]。可以接触到的酵母细胞在实验室环境压力促进研究的模式生物。酵母需要的氮源和碳生存和增殖(66年],遗漏的这两种培养基构成饥饿状态。

3.5。Nitrogen-Starvation

尤其是Nitrogen-starvation (N-starvation),是一种行之有效的手段,诱导自噬和mitophagy酵母(40,42,48,54,63年,67年]。这是通过将细胞从富氮preculture介质中省略所有氮的来源,包括氨基酸。这样的媒体可以与任何碳源补充。酵母接受这种形式的压力立即停止核扩散和激活自噬以供应氮基本细胞过程(5]。Mitophagy也引起N-starvation,尽管程度Mitophagy诱导似乎取决于特定的碳源用于细胞新陈代谢。例如,当酵母生长在富媒体需要线粒体功能遭受N-starvation媒体补充碳源,酵母发酵的糖酵解(提供独立于线粒体ATP,如葡萄糖),N-starvation导致线粒体的营业额,是快速和广泛的38,41,48,53,54]。小mitophagy似乎发生,然而,当酵母细胞受到N-starvation与呼吸道中补充碳源(需要线粒体功能产生ATP,如乳酸)(38]。然而,下面讨论的证据表明,这些规则的例外情况明显,甚至当比较碳源利用同样的代谢途径,mitophagy的程度和速度不一致。在任何情况下,诱导mitophagy在这种情况下可以归因于TOR信号(下面讨论),尽管mitophagy的机理是抑制在媒体包含呼吸碳源仍有待澄清。

3.6。Post-Log(固定)的增长阶段

一种压力诱导mitophagy和观察自噬post-log可以说是最自然条件(也称为“静止”)的增长阶段。在自然环境中,酵母,是不能移动的微生物,快速增殖利用任何可用的营养。这些营养物质已经筋疲力尽后,酵母进入静止状态的低代谢活动,可能经历孢子形成为了生存,直到再次增长遇到了更有利的条件。模仿这些条件在实验室培养酵母在长时间营养丰富的培养基诱导自噬和mitophagy。条件从3天(38]5天(43,68年)经济增长的营养丰富的培养基补充与呼吸道或发酵碳源已报告mitophagy strageies诱导和研究。的mitophagy观察到固定相文化广泛和代表一个生理相关的自然反应,很难确定准确的压力的来源;mitophagy是否引起损耗的营养物质,废物的累积或还未确定因素的结合。

文化固定相是用于研究确定的角色Aup1p mitophagy [43,44),而Okamoto等人和Kanki等人都进行全基因组屏幕mitophagy-related基因在固定相的条件下,确定mitophagy-specific蛋白质Atg32p [45,48]。事实上,在全基因组屏幕和报告进行Kanki et al ., Atg33p被证明参与mitophagy静止阶段,但不是在mitophagy N-starvation[引发的48]。因此,它将看起来,虽然很难属性mitophagy任何特定的压力在固定相,除了其他因素的疲惫在起作用在这些条件下氮供应。尽管有这些困难,固定相的相关性作为自然遇到的压力显然是重要的。

3.7。pH值

pH-stress与自噬,虽然它的角色在mitophagy不明确。一个长期存在的问题的原因ATG突变体过早死亡相比,野生型菌株在饥饿培养媒体最近在一项研究中发现,某些处理ATGpH值低pH值突变体非常敏感(约3)在无缓冲的饥饿培养基(63年]。也许意外,这种效果是由于有缺陷的线粒体呼吸。虽然这可能建议mitophagy-mediated质量的破坏控制线粒体,Δ呼吸功能的比较atg32(mitophagy-deficient)应变和无数autophagy-deficient菌株表明,扰动的非选择性自噬而不是mitophagy负责这一现象。然而,诱导mitophagy方法可能伴随着pH值的变化,,重要的是要保持一个开放的心态在mitophagy pH值的可能作用。

3.8。药理代理人

大量的药理代理人能够诱导自噬和mitophagy,从而充当mitophagy-inducing压力。这些药物对细胞有不同的影响,但通常通过操纵细胞信号和监管控制自噬通路。的关键药理剂常用的字段是雷帕霉素,导致自噬和mitophagy通过抑制TOR信号(69年,70年),和其他代理如CCCP(如上所述)和寡霉素(ATP合酶和氧化磷酸化抑制剂)也被用于研究mitophagy [41,55]。虽然这些治疗是有用的在询问具体的机械和监管问题的研究中,他们在行动和人工一般不代表自然发生的条件。出于这个原因,药理代理人不一定复制的自然变化监管网络的细胞,和,因此,可能不会引起自然自噬的生理反应的相关性。

3.9。渗透压力

渗透压力与自噬最近有关,在mitophagy和渗透性的作用需要进一步调查。的渗透调节的蛋白质Hog1p MAPK通路中的功能(下面讨论),已经涉及到macroautophagy [71年]。删除HOG1导致减少的条件下自噬不足或高渗的压力,表明HOG1是重要的自噬的协调反应渗透压力。虽然Hog1p和其他MAPK蛋白质已经涉及mitophagy(下面讨论),删除的HOG1基因被发现导致mitophagy最严重的扰动。MAPK是一个关键的信号通路在细胞响应的一系列压力,这些表型可能表明,细胞的渗透状态有一些影响线粒体的营业额。

4所示。监管Mitophagy

mitophagy的机械细节和类型的压力,从而诱导过程成为更好的理解,人们的注意力已经转向控制mitophagy细胞调控途径。重要的是要注意在一开始,我们的了解自噬和mitophagy监管在很大程度上处于起步阶段。完全描述自噬的规定和mitophagy,实际上的问题自噬和mitophagy是如何集成到复杂的细胞信号系统,仍然是重要的挑战。这些问题是特别重要的临床意义,我们的知识变得越来越相关。

自噬的规定,详细回顾了其他地方(72年- - - - - -74年),超出了本文的范围。最近的研究,根据我们对自噬调控的理解的进步,已经与几个关键监管途径mitophagy的监管。其中最相关的讨论如下。

4.1。TOR信号

TOR信号通路一直扮演一个角色在自噬的调节。TOR信号是守恒的以某种形式在所有真核生物和复杂参与许多细胞通过调节细胞增殖和代谢反应营养状态(66年,75年]。TOR雷帕霉素治疗敏感,一个巨大的文献支持角色的传感信号通路在氮供应(76年- - - - - -78年]。因此,TOR信号通过N-starvation尤其相关机制诱导mitophagy。然而,由于中央的角色,它在细胞,TOR信号有牵连在许多应激反应,相关和与mitophagy无关。

TOR信号的中心组件酵母是两个TOR复合物(金属饰环),TORC1和TORC275年]。金属饰环都是蛋白质,包括Tor的集合,PI3-like蛋白激酶,但只有TORC1雷帕霉素敏感和协调细胞生长,以应对营养可用性(69年,79年]。营养条件下可用性、TORC1活跃转录和细胞生长所需基因和蛋白质的生物合成。在这种情况下,自噬通过hyperphosphorylation Atg13p,压抑的一个核心Atg自噬(所需的蛋白质80年]。然而在贫瘠条件,TORC1灭活和Atg13p能够参与诱导自噬。正是这种抑制TORC1让雷帕霉素这样一个强有力的和常用的自噬诱导物([81年,82年])。

虽然已是不争的TOR信号对非选择性自噬(很重要83年),TOR和mitophagy之间的关系尚不清楚。在早期研究证明UTH1参与mitophagy,证明治疗的细胞培养与雷帕霉素诱导线粒体呼吸介质流动,最终导致细胞死亡41]。哺乳动物细胞的另一个早期的报告提供证据表明mitophagy抑制TOR活动(即。诱导后,雷帕霉素治疗)(84年]。酵母最近的一项研究报道,雷帕霉素治疗能够减少ROS生产细胞缺乏frataxin(线粒体铁伴侣),可能通过刺激移除受损的线粒体自噬(64年]。虽然目前没有直接证据TOR参与mitophagy,这个途径的作用在非选择性自噬和氮传感、特别是,表明需要进一步调查。

4.2。增殖蛋白激酶(MAPK)信号

最近的研究结果在酵母说明两个MAPK的角色在mitophagy蛋白质,包括Hog1p Slt2p,和额外的蛋白质与Hog1p和Slt2p相关函数,包括Wsc1p Ssk1p, Bck1p, Mkk1p, Mkk2p, Pbs2p, Pck1p [54,85年]。MAPK通路是一种高度保守的,广泛参与多种细胞信号级联过程。MAPK信号参与一系列的途径(86年),但可以根据其作用分为两类细胞增殖或压力信号的转导87年]。Hog1p Slt2p,两种途径的核心组件包括上面列出的MAPK蛋白质,都是参与MAPK应对压力。尽管Hog1p与酵母细胞渗透压力的反应(88年),Slt2p是很重要的,在应对压力的细胞壁89年]。根据毛等。54Δ],mitophagy的抑制slt2和Δhog1删除菌株(上面列出相关的基因和紧张删除)是显著的,但不完整,建议其他未知的监管途径参与mitophagy的控制。暂时截然不同的监管mitophagy Hog1p和Slt2p途径观察发作后N-starvation当监控通过免疫印迹分析,趋势分析中描述UTH1端依赖mitophagy [42]。有趣的是,Uth1p也参与细胞壁生物起源(90年),这意味着另一个这种蛋白质和Slt2p之间的联系,和Wsc1p,毛泽东等人识别影响mitophagy,还参与细胞壁的完整性的维护。作者进一步发现自噬作用Hog1p通路蛋白似乎仅限于mitophagy,而Slt2p相关蛋白质也参与pexophagy的规定,提高监管制度之间的串扰的前景不同的选择性自噬通路。事实上,高渗的压力本身并不能够诱导mitophagy,表明复杂性MAPK mitophagy[监管85年]。因此,它将考虑mitophagy监管似乎隔离其他选择性自噬途径不太可能提供一个完整的理解的过程。

4.3。Reduction-Oxidation化学(氧化还原)

氧化还原化学是已知参与一系列监管系统(综述(59]),越来越多的证据支持在氧化还原化学mitophagy。ROS参与mitophagy的正在进行的问题,这对细胞氧化还原平衡有重要意义,是单独考虑。氧化还原的直接作用在酵母mitophagy最近被Deffieu et al .,谁表明,谷胱甘肽氧化还原状态的关键细胞主持人和抗氧化剂91年),与mitophagy监管(53]。在这项研究中,N乙酰-l半胱氨酸(NAC)对mitophagy抑制性影响,虽然它没有影响非选择性自噬。这种抑制作用是归因于NAC-associated增加谷胱甘肽水平,改变细胞的氧化还原状态。谷胱甘肽水平的变化也显示UTH1端依赖,表明不同的监管制度可能促进mitophagy不同阶段。另一项研究表明,与NAC治疗细胞抑制Atg32p的表达,因此抑制mitophagy,表明细胞的氧化还原状态之间的直接联系和mitophagy机械(45]。氧化还原内稳态的扰动是不可避免地与线粒体的健康,因此应该允许我们进一步探讨线粒体损伤和mitophagy之间的关系。

4.4。逆行信号通路

线粒体是能够引起核基因组的转录反应通过逆行信号通路(轮胎式龙门吊)。轮胎式龙门吊路径,这部分与TOR信号重叠,为线粒体提供了一种用于报告压力和细胞核代谢挑战。作为一个关键球员在线粒体内稳态,mitophagy也受轮胎式龙门吊路径。Aup1p, mitochondria-localised蛋白磷酸酶所需固定相mitophagy [43,44轮胎式龙门吊)的磷酸化调节转录因子Rtg3p,以及原子核的本地化,导致轮胎式龙门吊基因的激活(44]。像Aup1p Rtg3p后来证明是需要固定相mitophagy,但不是非选择性自噬或Cvt途径,尽管这些蛋白质的冗余的行动并不确定。然而,有趣的是,TOR信号调控的本地化和活动Rtg3p (Rtg1p,另一个轮胎式龙门吊转录因子),表明氮传感和mitophagy之间的联系(92年]。这些发现表明,线粒体mitophagy不仅仅是一个被动的主题;相反,线粒体似乎在发挥积极作用的规定由mitophagy自己删除。这是特别有趣的考虑增加识别积极参与细胞的线粒体信号在许多不同的层面上(93年]。

在酵母细胞mitophagy尚不清楚的规定,和在这一领域的进一步研究将提供进一步的线索的作用mitophagy实际上细胞中的线粒体。TOR的潜在作用和MAPK信号通路的监管者mitophagy表明其融入细胞对营养和其他重要的压力信号的反应。mitophagy的其他潜在的影响监管机构,包括氧化还原和轮胎式龙门吊信号,不是很明显,值得进一步的研究。

5。Mitophagy机制和监管:对比观察

虽然已经取得了显著的进展在我们mitophagy的理解,从不同的研究结果仍有待协调。对比观察明显很可能在不同的研究中,最明显的明显的不同输出最近的全基因组屏幕mitophagy相关的基因,反映复杂细胞整合各种信号输入响应不同的条件。

各种监控mitophagy曾化验,以及一系列的生长条件和诱导mitophagy的手段。我们现在检查效果,这些不同的实验方法对mitophagy表型观察,参照对比观察,出现在酵母mitophagy研究。

5.1。诱导和监控Mitophagy

在讨论个人结果之前,重要的是要考虑一些酵母细胞培养的实用角度和mitophagy归纳实验设计的上下文中。相关实验条件的选择是非常重要的为了最好的测试假说。mitophagy而言,很难知道什么样的条件是最相关的识别mitophagy-related基因,即使没有考虑到生理实验条件的重要性。尤其是一些特性,设计时必须考虑实验。首先,培养基中碳源对酵母细胞表型有重要的影响。补充碳源有利于发酵生长,如葡萄糖、抑制呼吸在酵母(称为葡萄糖镇压)和线粒体未能完全成熟到一个广泛的网状网络(94年]。相比之下,补充碳源利用线粒体的呼吸作用促进成熟成丝状网状网络,在适当的条件下得以成像。正如上面提到的,碳的来源也已被证明能够影响细胞的mitophagy的程度。转录的酵母细胞显著差异在碳源培养,必须通过同样的方式利用分解代谢的66年]。培养基中碳的来源,因此,口译过程中的重要考虑因素的结果。

的方法诱导mitophagy是另一个重要的考虑因素在调查mitophagy机制和监管。有四个不同的策略研究者采用实验诱导mitophagy: N-starvation,用药物治疗,导致线粒体功能障碍,或培养细胞post-log阶段。我们目前没有一个完整的理解机制触发mitophagy这些条件,除了理解,例如,TOR信号参与与雷帕霉素N-starvation和对治疗的反应。这是特别进口的post-log阶段mitophagy感应;虽然这种情况最有可能复制条件经验丰富的野生酵母,它也可能最问题条件的诱导mitophagy孤立的变量。因此,“自然”之间的张力明显条件,这导致更一般的感应,和“人工”条件,操纵特定的变量。前者的优点是生理相关性,而后者可以解决更具体的生物化学问题。

试验用来检测mitophagy是一个额外的实验功能,需要考虑(了70年,95年,96年])。化验的特点是不同的敏感性(检测阈值),一般来说,只有一样有用的生物机制依赖。使用的不同的化验监测mitophagy酵母,如图3,使用不同的分子策略检测mitophagy和产生不同的输出。荧光蛋白(FPs)通常被用来监视mitophagy,通过直接观察荧光信号的变化(例如,交付到液泡)在显微镜下,或通过生化技术,如酶活性。访问这些化验代表验证结果的一个重要手段,但也是一个潜在的可变性来源。找到一个这样的例子基于荧光蛋白- (FP)分析。目前使用探针是针对不同的隔间的线粒体,从染色体位置或质粒表达,在不同启动子的转录控制和报告mitophagy以不同的方式(图3)。这些变量都可以影响化验报告的信息的性质,以及它们产生的数据是如何解释的。然而,生成的数据的范围研究中采用不同的分析可以证实实验结果非常重要。

5.2。在文献和实验条件差异明显

有几个建议记录在表对比2。虽然单独的研究已经确定了不同的蛋白质,这些矛盾并不是不可调和的,可能归因于技术策略的差异。UTH1是涉及mitophagy通过检查首先在lactate-supplemented培养基培养细胞被转移到N-starvation中补充葡萄糖或乳酸(41,42]。在这种情况下,mitophagy从2小时后转向N-starvation观察。相比之下,所扮演的角色AUP1决心在增长的细胞培养post-log阶段诱导mitophagy [43]。这些基因最有可能主要参与mitophagy诱导的机制来响应特定的实验条件应用于这些研究。这些研究结果例证mitophagy应对环境因素的复杂性。事实上,这种机制的多样性可能没有显示不使用不同条件下诱导mitophagy。


观察 支持研究 这与研究

两极化的触发器mitophagy (51,52] (55]
裂变先于mitophagy (52] (55]
Mitophagy microautophagy (micromitophagy) (42]
压力和mitophagy监管
tor (41,55]
-MAPK (54]
氧化还原 (53]
轮胎式龙门吊 (44] (45,48)*
一般的压力 (55]
ph的 (63年]
mitophagy所需的蛋白质
-Uth1p (41,42] (45,48)*
-Aup1p (43] (45,48)*
-Atg32p (45,48]
-Atg33p (48]
要求非呼吸道中诱导mitophagy N-starvation之下 (38,48]__ (42,52,97年]

没有证据表明参与*这些研究报道,但没有直接反驳了观察。
__在这项研究中,有限mitophagy演示期间lactate-supplemented N-starvation。

如上所述,mitophagy在酵母的生理作用还不清楚。2005年,Priault等人分析了热敏Δfmc1删除病毒,它的特点是扰动等内膜聚变和裂变的线粒体网络在非许可的温度(51]。显微镜和生化分析表明,线粒体形态严重扰乱在这些条件下,线粒体丢失 之前被mitophagy移除。的确, 仅被发现能够mitophagy诱导呼吸无能的重演足以诱发mitophagy野生型菌株。这与Nowikovsky等人提供的数据表明条件删除MDM38,导致线粒体形态的微扰(广泛的裂变的形式),渗透细胞器肿胀和损失 ,最终导致mitophagy [52]。这些作者认为渗透肿胀和不改变 mitophagy的感应很重要。随后的研究(55采用热敏应变,mgm1-5,显示有缺陷的内膜融合,导致线粒体碎片在升高温度。生长在高温并不足以诱导mitophagy,表明线粒体两极化和裂变与mitophagy有关。确实挺酵母细胞治疗没能诱发mitophagy,和阻止线粒体分裂没有诱导线粒体退化。

有趣的是,细胞用于研究孟德尔et al。55)是呼吸系统中含有甘油作为碳源,而Priault et al。51)和Nowikovsky et al。52)评估细胞生长在含有葡萄糖或半乳糖发酵培养基,分别。这可能表明,只要线粒体是需要利用可用的碳源,mitophagy抑制,甚至明显的线粒体侮辱后如线粒体碎片。这是符合观察Kanki et al。38,98年],转向N-starvation中补充了一个呼吸不足以诱导mitophagy碳的来源。然而,半乳糖(Nowikovsky et al。)使用的是不完全抑制线粒体功能(99年],Kiššova等人在2007年的研究中发现,mitophagy发生在细胞受到与乳酸N-starvation补充,由呼吸(利用42]。酵母受到N-starvation与乙醇作为呼吸道中补充碳源进行广泛mitophagy(5月,丹麦人,普雷斯科特,未发表的结果,97年])。

这些观测结果提供证据表明碳的来源是一个重要因素影响mitophagy表型,即使比较碳源利用相同的代谢途径。更全面的分析影响文化条件mitophagy表型应该提供一个有趣的视角的mitophagy代谢体内平衡的地方。

5.3。两个全基因组屏幕Mitophagy基因

有一些有趣的差异产生的结果两个酵母全基因组屏幕mitophagy基因Kanki等人于2009年执行,Okamoto et al。45,48),他们分析了4667年和5150年删除病毒株,分别为mitophagy缺陷。Kanki等人进行屏幕在几个阶段,初步筛选所有删除菌株生长post-log阶段(3天)和乳酸中补充。这一阶段发现290删除不删除的菌株ATG基因和生长正常。在第二阶段,删除株乳酸在营养丰富的培养基培养之前转移到glucose-supplemented N-starvation诱导mitophagy媒介。总共有65删除菌株被mitophagy异常特征,其中32 mitophagy上的明显缺陷。这些是确定为小说的最终23突变体不与mitophagy有关。

相比之下,Okamoto等人培养细胞与甘油post-log阶段中补充5天前决定mitophagy删除菌株。该方法检测到53基因,当删除授予mitophagy表型缺陷。其中,35非ATG基因被报道,其中23个是小说参与mitophagy候选人。有趣的是,只有8个小说基因特征有一个明确的mitophagy两screens-many基因缺陷报告中没有检测到备用屏幕。

有几个可能的原因两个屏幕的输出是不同的。在两个屏幕,删除菌株培养在呼吸中,尽管Okamoto等人培养细胞进一步post-log分析前阶段mitophagy的证据。使用N-starvation Kanki等人在第二阶段的屏幕是一个潜在的两个屏幕之间的对比,也可能是造成不同的结果。然而,几乎没有相关基因检测的身份在第一阶段Kanki等人的屏幕,屏幕Okamoto等人。因此,可能的解释是,要么探测器用来探测mitophagy不报告过程具有相同的效率,文化的差异长度到post-log阶段影响mitophagy执行的类型,或者呼吸碳源的类型有一个影响mitophagy监管或机制。

在这些研究中使用的荧光探针以两种方式不同:他们的表达方式和针对线粒体(图3并讨论了在70年])。Kanki等人采取了OM45-GFP探测器由一个基因编码的盒式融入本土的核基因表达控制OM45启动子。OM45本土化线粒体外膜,暴露在细胞溶质。Okamoto等人用盒式plasmid-borne基因编码绿色荧光蛋白融合二氢叶酸还原酶(DHFR)和ATP合酶亚基9目标序列,提供调查的线粒体基质。在哺乳动物细胞的研究表明,线粒体外膜可以交付到其他细胞隔间,如过氧物酶体(One hundred.),线粒体可以提供膜在膜扩张美联社形成的步骤(12]。因此,外膜可能以不同的方式处理在mitophagy矩阵。OM45-GFP曾被证明是一个可靠指标的mitophagy酵母(38,98年的行为和目标),尽管探测器在不同条件下可能会改变。然而,似乎最有可能培养条件采用的两个屏幕负责观察mitophagy表型上的差异。因此,更多的时间花在post-log阶段通过细胞评估Okamoto et al .,或碳源本身,应该考虑因素可能影响mitophagy的进程。

值得注意的是这两个基因组屏幕未能检索大量的基因,包括AUP1,UTH1,MDM38,RTG3,WHI2据报道,在mitophagy在其他研究中发挥作用。对于大多数的基因,这可以归因于不同的生长培养基(碳源)和手段mitophagy诱导在这些研究相比,全基因组屏幕。AUP1RTG3这里的异常,作为这些基因的菌株删除被记者演示了et al。44)为mitophagy缺陷在几乎相同的条件下与受雇于Kanki et al。48]。此外,屏幕由Kanki等人发现了一个轻微的mitophagy缺陷的应变删除FMC1,而Priault et al。51)发现,这种基因的删除和相关的线粒体损伤发生诱导mitophagy。这可能是由于使用不同的背景的yeast-both Kanki等人,Okamoto等人使用相同的酵母菌株(尽管不同交配类型),而记者等人使用许多其他菌株不同的遗传背景。

这些主题,有趣的是,这两个信号通路参与的规定在酵母mitophagy迄今为止,MAPK和氧化还原(通过谷胱甘肽),检测到单独的组织培养细胞在类似条件下(53,54]。这表明,即使在细胞暴露在类似的压力,监管是复杂的和需要协调不同的信号通路。事实上,全基因组的基因检测屏幕在一个非常广泛的过程中所涉及的细胞,这表明mitophagy细胞生活的是一个完整和基本过程。解开的复杂性mitophagy通过综合分析不同条件下承诺提高我们理解这有趣的过程。

5.4。在哺乳动物和酵母细胞Mitophagy之间的差异

在哺乳动物细胞不是本文的重点,重要的是要考虑的一些明显的差异相比mitophagy在酵母和哺乳动物细胞。酵母被认为是一个重要的模型为研究生物细胞过程基本包括自噬。最终,这样的讨论也帮助我们理解的地方和适当性酵母作为哺乳动物细胞模型。

与非选择性自噬,似乎mitophagy机制在哺乳动物细胞是不同的酵母。在哺乳动物细胞进行研究发现mitophagy的两种机制。第一,这被认为是参与线粒体质量控制,要求OM-localised对丝氨酸/苏氨酸激酶PINK1,检测到一个压力信号(101年]。PINK1然后结合帕金,胞质泛素连接酶,然后ubiquitinates目标蛋白在线粒体(102年]。泛素化的目标,这个过程的影响是不理解,但线粒体标记以这种方式被mitophagy随后退化。重要的是,PINK1-Parkin系统与帕金森病密切相关:一个功能丧失的突变帕金是最常见的突变与疾病的早期发病形式(103年]。第二种mitophagy遇到在哺乳动物细胞中,NIX-dependent mitophagy,与网织红细胞成熟(104年]。bcl - 2家族蛋白无直接与LC3 (NIP3-like蛋白质X)进行交互,哺乳动物相当于Atg8p,促进mitophagy。NIX只与消除有关线粒体从成熟的网织红细胞和显著调节这些细胞立即在整个线粒体人口由mitophagy退化,尽管最近的一项研究质疑NIX从网织红细胞对清除线粒体至关重要105年]。同样重要的是要注意,哺乳动物的同系物Atg32p尚未确定在哺乳动物细胞。然而,进一步的研究可能会发现更多的分子组件在哺乳动物细胞。

mitophagy机制之外,似乎也有不同的压力,可以诱导mitophagy在酵母和哺乳动物细胞。正如上面所讨论的,研究评估膜是否两极化充当先驱mitophagy在酵母细胞提供了一致的结论。然而,在哺乳动物细胞,两极化与mitophagy密切相关。的第一个迹象表明两极化的线粒体与mitophagy是由爱尔摩et al。106年]说明线粒体通透性转换的一种病理状态的特点是渗透率的增加线粒体小分子,在哺乳动物细胞中线粒体自噬。后续研究进一步描述这种现象在哺乳动物细胞对PINK1和帕金的角色。最近,它已被证明了线粒体的特点是减少 更有可能与细胞内分离人口裂变事件和这些动摇细胞器不太可能re-fuse [107年]。这些孤立的线粒体更可能被mitophagy,支持假设线粒体动力学和mitophagy协调以确保细胞的线粒体人口的质量。兰德et al。(56随后证明帕金是选择性的方式招募动摇线粒体,帕金本地化mitophagy营业额的至关重要。有趣的是,Amo et al。108年发现,线粒体肿胀和损失的 明显PINK1−−/mef导致分裂和mitophagy增加,是由于呼吸链功能的障碍。这个结果,回声的铃木等人研究pH-effects酵母mitophagy (63年),表明permeabilisation可能损害的结果,而非原因。有趣的是,达格达等人最近在哺乳动物细胞,本地化的PKA、金属饰环的上游调制器,在线粒体外膜防止mitophagy PINK1-deficient哺乳动物细胞(109年]。总之,不同于酵母,mitophagy两极化mitophagy在哺乳动物细胞的前体。

核裂变和核聚变事件的影响在mitophagy争议在酵母文学,线粒体动力学的作用在mitophagy已经在哺乳动物细胞(了110年])。除了树枝等做出的重要贡献。107年),其他的研究也支持了核裂变和核聚变的重要性作为线粒体质量控制的手段。证据表明击倒PINK1导致线粒体的分裂和mitophagy [101年),而另一项研究表明,PINK1和帕金ubiquitinate随后引起mitofusins的退化(蛋白质参与融合事件)受损的线粒体,促进健康的线粒体的隔离网络(111年]。穆勒和Reichert112年)推测核裂变和核聚变仍可能发挥作用在基底mitophagy酵母,但水平mitophagy可能过于低的检测。这明确区分线粒体动力学的影响在酵母和哺乳动物细胞可能反映了转变的重点类酵母菌适应饥饿的哺乳动物mitophagy基底,维护mitophagy。

虽然仍处于初期阶段,前期工作质问ROS和mitophagy在哺乳动物细胞之间的关系表明,这两个是有联系的。评估PINK1击倒的达格达等人表明,活性氧和H2O2尤其重要的上游先决条件有效线粒体分裂和mitophagy [101年]。Schertz-Schouval等人也表明活性氧氧化哺乳动物Atg4蛋白质的半胱氨酸残基,据美联社形成和促进自噬以及扰动 ,导致线粒体通透性(113年]。这些数据暗示ROS也扮演一个角色在氧化还原调控自噬和潜在mitophagy在哺乳动物细胞。这将是有趣的,以确定ROS-induced APs也参与消除过剩的ROS-producing线粒体。而有限的数据表明,ROS更相关mitophagy在哺乳动物细胞中,需要更多的证据之前,我们可以开始推测这些结果的意义。技术用于监控ROS的优化应该允许我们更多的自信状态mitophagy的作用这些分子,这是出了名的困难由于其短暂的和反应性的特性。

摄动的影响差异mitophagy MAPK信号也观察到在酵母和哺乳动物细胞之间。正如上面所讨论的,有强有力的证据表明特定与MAPK蛋白质参与酵母(mitophagy监管54]。有趣的是,最明显的涉及mitophagy MAPK蛋白质,细胞外signal-related激酶(erk),参与细胞增殖而不是压力反应(114年]。其他MAPKs各种与哺乳动物mitophagy和自噬被协调应激反应(例如,c-jun n端激酶(物)和p38) (115年]。然而,在哺乳动物mitophagy erk的中心也可能支持明显强调发展和基底mitophagy在哺乳动物细胞。

在哺乳动物和酵母mitophagy之间的这种差异,重要的是反思mitophagy研究酵母的作用。我们可以从可用的数据推断,似乎有mitophagy在酵母和哺乳动物细胞之间的根本差异,即使在基本水平的机制。这是一个理由的问题的效用酵母作为哺乳动物mitophagy的典范。然而,尽管个人压力,监管途径或蛋白质参与酵母mitophagy可能不同于那些在哺乳动物细胞、酵母仍然提供了一个机会成为一个独立的和高度线粒体稳态响应的系统。正如上面所讨论的,明显的差异在酵母细胞和哺乳动物细胞可能反映了更复杂的mitophagy在多细胞生物的作用。尽管哺乳动物细胞内存在压力较小的组织环境中,他们面临着大发展的要求,必须维持线粒体的数量更长的寿命。然而,哺乳动物细胞还必须应对mitophagy-inducing压力,尤其是在病理条件下,如肿瘤生长和微生物入侵,伟大的临床重要性。这样的主题和细胞生理作用的识别上下文通过酵母研究提供了宝贵的基础研究更复杂的哺乳动物细胞。理解的相对重要性mitophagy细胞生活的不同方面,因此,提供进一步的深度对我们理解基本细胞生物学。

6。结论

相当大的进步的基本机制mitophagy酵母和哺乳动物细胞中描述。然而,我们理解mitophagy并不完整,和积累的证据表明,mitophagy是一个复杂的和复杂的调节细胞内的过程。甚至在酵母文献中,有相当数量的对比观测有关mitophagy的机制和监管。这些差异,没有完全协调,提供给研究人员提供更大的升值mitophagy的生理意义。excistance不同mitophagy表型观察在不同条件下本身就是一个精心设计的集成的证据mitophagy进细胞的监管网络,强烈表明,mitophagy扮演着一个重要的角色在维持细胞内稳态。为了加深我们对这个有趣的过程的理解,我们认为,重要的是要全面评估,使用基准分析,个人的作用在碳源等条件变化和手段mitophagy mitophagy感应的。更好地理解的实验变量如何影响mitophagy蛋白质和监管,见解从酵母研究承诺提供重要信息的更广泛的细胞环境复杂的过程,让我们更好地理解mitophagy的重要性。

承认

作者要感谢Dalibor Mijaljica博士有用的评论和讨论本文的内容。

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