《鹵蟲在極端環境適應過程中的自噬作用及其調控機制》是依託浙江大學，由楊帆擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鹵蟲在極端環境適應過程中的自噬作用及其調控機制
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：楊帆
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在極端環境的長期脅迫下，鹵蟲通過卵生途徑產生休眠卵，其細胞內的新陳代謝處於完全停滯狀態，細胞周期停滯在G1/S 期。鹵蟲這種對環境適應的特殊生命過程的分子機制至今尚未被闡明。我們的前期研究發現，在鹵蟲這一特殊的生命過程中，自噬作用及其調控機制起了重要的作用。在鹵蟲休眠卵中，AMPK處於高度激活狀態，TOR處於低活性狀態，但是自噬卻幾乎不發生，這與通常的自噬調控有著明顯的不同。本項目將以鹵蟲的休眠卵為研究對象，系統地研究在鹵蟲休眠卵形成以及維持過程中自噬過程的變化情況，解析鹵蟲休眠卵中自噬調控的關鍵分子和信號通路。鹵蟲的休眠卵是極端環境下非常特殊的一種生命個體形式，對其自噬調控機制的研究，對揭示極端環境脅迫下生物特徵性應對機制以及生物對環境的適應性進化具有重要的意義。
結題摘要
自噬是指細胞依賴溶酶體途徑對自身細胞內蛋白/細胞器進行降解的過程，是細胞的一種“自我消化”過程。正常生理狀態下，細胞自噬可以清除細胞內變性或者錯誤摺疊的蛋白質、衰老或者受損的細胞，維持細胞內環境的穩定；當細胞受到外界環境脅迫時，細胞自噬可以為細胞提供脂、胺基酸等營養物質，以維持細胞的正常結構和功能。本項目在前期研究的基礎上，以鹵蟲這樣一種可以在極端環境下長期生存的小型甲殼類動物為研究對象，系統深入地研究了在鹵蟲的休眠胚胎中，靜息細胞的自噬調控機制。首先，通過對鹵蟲中自噬相關分子（Atg5，Atg8）的核酸和蛋白水平研究，我們發現在鹵蟲的卵生途徑中，休眠胚胎形成前期，自噬水平逐漸升高，但是在休眠胚胎中，自噬幾乎檢測不到。與之對應的透射電鏡和免疫電鏡膠體金實驗，也很好地驗證了這一結果。其次，在確定了鹵蟲不同發育時期自噬的變化規律後，我們開始對鹵蟲中自噬的調控分子進行研究。研究發現，在鹵蟲的卵胎生途徑中，細胞遵從經典的自噬調節通路（AMPK－TOR途徑），而在鹵蟲的卵生途徑中，我們在保持極低水平自噬的鹵蟲休眠胚胎中卻檢測到了高水平的p-AMPK和低水平的p-p70S6K，由此我們推測在鹵蟲休眠胚胎中，自噬有其特殊的調控分子和調控途徑。我們發現了一個只在鹵蟲休眠胚胎形成前出現的、定位於細胞核的特徵性小分子Ar-p8。接下來，我們對p8與鹵蟲休眠胚胎自噬之間的關係進行了系統的研究。結果表明，在鹵蟲休眠胚胎形成過程中，鹵蟲細胞內的自噬，是由Ar-p8調控的、ATF4和ATF6介導的內質網自噬。最後，我們在人胃癌細胞系MNK45中過表達了Ar-p8和人源p8（Hu-p8），發現在AMPK/TOR信號通路不發生變化的情況下，胃癌細胞內自噬水平明顯升高；進一步地我們使用平衡鹽緩衝液（EBSS）和棕櫚酸（PA）分別對腫瘤細胞進行脅迫處理，研究發現AMPK/TOR參與調控的是由營養缺乏引發的parkin介導的線粒體自噬，而p8參與調控的是由脂肪毒性引起的經PERK/ATF6介導的內質網自噬。
