微小RNA對(duì)自噬的調(diào)控作用

自噬是一種細(xì)胞內(nèi)嚴(yán)格調(diào)控下主要涉及溶酶體對(duì)胞內(nèi)細(xì)胞器和長壽命蛋白的分解代謝過程。自噬小體的形成是自噬過程的核心。在對(duì)酵母菌的基因進(jìn)行篩選時(shí)發(fā)現(xiàn)了調(diào)控自噬過程的的核心機(jī)制-自噬相關(guān)基因，這些基因序列也可以逐步對(duì)自噬過程進(jìn)行調(diào)控。另外上游信號(hào)通路網(wǎng)絡(luò)也作用于對(duì)自噬的調(diào)控，它是一種對(duì)調(diào)控自噬起關(guān)鍵作用的負(fù)性信號(hào)[1]。miRNA在轉(zhuǎn)錄后水平對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控，其在一系列生物活動(dòng)中發(fā)揮重要作用，這就使得miRNA與包括腫瘤在內(nèi)的各種疾病間存在聯(lián)系。目前有大量關(guān)于用miRNA對(duì)腫瘤進(jìn)行治療的研究報(bào)道[2]。在這篇綜述中，我們主要關(guān)注近年來miRNA在調(diào)控自噬方面的研究成果。

1 miRNAs影響自噬核心程序

哺乳動(dòng)物細(xì)胞中自噬核心程序開始于隔離膜的形成，自噬過程主要包括五步：I自噬誘發(fā)，主要有ATG1/ULK參與調(diào)控；II脂核形成，主要涉及Beclin-1/PI3K；III吞噬泡延伸，主要有ATG12和ATG8/LC3兩個(gè)共軛系統(tǒng)參與；IV吞噬泡膜功能完善，主要包括ATG9；V自噬體與溶酶體融合，相關(guān)的蛋白有LAMP2和RAB7。

2 自噬誘發(fā)

自噬的誘發(fā)起始于ULK復(fù)合物，它主要包括ATG1的同源產(chǎn)物ULK1、FIP200、ATG101。該復(fù)合物可以快速與下游的自噬抑制信號(hào)mTORC1相互作用。在營養(yǎng)充足的情況下，mTORC1可以與ULK復(fù)合物結(jié)合使UKL1和ATG13磷酸化并失去活性從而導(dǎo)致自噬被抑制。在自噬誘發(fā)因素作用下，mTORC1和ULK復(fù)合物分離，導(dǎo)致ULK1/2復(fù)合物中特意的殘基和ATG13去磷酸化。去磷酸化的ATG13、ULK1/2及其介導(dǎo)下磷酸化的FIP200具有催化活性，促進(jìn)自噬發(fā)生。然而在葡萄糖缺乏的情況下，AMPK被證明可以通過直接磷酸化ULK1來促進(jìn)自噬作用[3]。

3 脂核形成

脂核形成是蛋白質(zhì)和脂質(zhì)結(jié)合構(gòu)建自噬小泡膜的起始步驟。這個(gè)過程起始于三型PI3K/Beclin-1復(fù)合物的激活，該復(fù)合物的主要成份包括hVPS34，Beclin-1和p150。許多與該復(fù)合物結(jié)合的成分對(duì)自噬過程要么表現(xiàn)為抑制作用要么表現(xiàn)為促進(jìn)作用。ZHU等人研究發(fā)現(xiàn)編碼Beclin-1蛋白的BECN1基因是miR-30a的靶基因，首次揭示了miRNA在調(diào)控自噬中的作用[4]。BECN1被發(fā)現(xiàn)為miR-30a的靶基因提示其對(duì)細(xì)胞自噬的調(diào)控作用可能發(fā)生于脂核形成過程中。這些miRNA對(duì)自噬活動(dòng)的調(diào)節(jié)主要發(fā)生在脂核形成階段。

4 吞噬泡延伸

兩個(gè)泛素樣共軛系統(tǒng)參與自噬小泡的延伸。其中ATG12和ATG8相互反應(yīng)并結(jié)合在一起。在另一條通路中LC3與磷脂酰乙醇胺（PE）共價(jià)結(jié)合。研究發(fā)現(xiàn)miRNA-204參與對(duì)自噬小泡延伸過程的調(diào)控，其直接對(duì)LC3的同源產(chǎn)物L(fēng)C3B進(jìn)行調(diào)控最早發(fā)現(xiàn)于對(duì)心肌細(xì)胞并進(jìn)一步在腎透明細(xì)胞癌的相關(guān)研究中被證實(shí)[5]。除了對(duì)LC3本身的表達(dá)水平進(jìn)行調(diào)控外，miRNA對(duì)加工LC3的ATG4蛋白酶的調(diào)控作用正逐漸被報(bào)到。它們分別對(duì)同源產(chǎn)物ATG4C和ATG4D進(jìn)行調(diào)控。ATG7是泛素化途徑中E1的同源酶，在兩條共軛途徑的起始過程中均發(fā)揮重要作用。

5 吞噬泡膜功能完善

主要是指吞噬泡形成過程中脂質(zhì)和蛋白質(zhì)成分的引入，該過程主要由ATG9復(fù)合物參與。ATG9參與自噬泡的形成，在前自噬體和其他胞質(zhì)點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)間循環(huán)運(yùn)動(dòng)。ATG9的這種循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)功能對(duì)自噬體的形成是必須的，而且這種往復(fù)運(yùn)動(dòng)可能在前自噬小泡膜的構(gòu)建過程中發(fā)揮作用。另一個(gè)可能對(duì)吞噬泡膜功能完善發(fā)揮調(diào)控作用的是腫瘤抑制基因miRNA-34a，它在細(xì)胞周期抑制和細(xì)胞衰老方面的作用已經(jīng)被廣泛認(rèn)可。有研究發(fā)現(xiàn)miRNA-34a可以通過直接調(diào)控ATG9對(duì)自噬過程發(fā)揮抑制作用[6]。

6 自噬體與溶酶體融合

自噬體與溶酶體外膜相互融合形成自噬溶酶體，自噬體中包裹的物質(zhì)被溶酶體內(nèi)的酸性水解酶分解。自噬體與溶酶體以及自噬體間的融合過程涉及Rab-SNARE系統(tǒng)和Ypt7。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，Ypt7的同源產(chǎn)物RAB7在自噬體與溶酶體的融合中發(fā)揮作用，而且溶酶體膜蛋白LAMP1和LAMP2也是融合過程所必需的。目前還沒有發(fā)現(xiàn)有miRNA直接參與了對(duì)融合過程的調(diào)控。但是通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，包括miRNA-130等在內(nèi)的一系列miRNAs都有可能在自噬體與溶酶體的融合過程中發(fā)揮調(diào)控作用。

7 miRNAs和自噬在腫瘤發(fā)生中的作用

自噬對(duì)腫瘤的發(fā)生可表現(xiàn)為促進(jìn)作用亦可表現(xiàn)出抑制作用。在腫瘤發(fā)生的最初階段，通過減少細(xì)胞內(nèi)受損細(xì)胞器和蛋白質(zhì)復(fù)合物的聚集來限制炎癥反應(yīng)、增加基因穩(wěn)定性、減輕組織損傷，從而抑制腫瘤發(fā)生。但是很多人類腫瘤細(xì)胞中利于自噬發(fā)生的基因會(huì)出現(xiàn)突變，導(dǎo)致自噬水平下降。相反，有些腫瘤發(fā)生時(shí)腫瘤細(xì)胞通過損傷性刺激、剝奪生長因子、缺氧、原癌基因激活等方式使自噬水平大幅度的提升。

8 展望

如前所述，miRNAs與自噬發(fā)生的核心機(jī)制間存在重要的聯(lián)系。然而，盡管有研究表明miRNAs參與對(duì)自噬過程中相關(guān)蛋白的的調(diào)控，但是關(guān)于miRNAs對(duì)自噬水平影響或miRNAs在自噬過程中的生理作用的研究仍然很少。因此為了更全面的了解miRNAs對(duì)自噬調(diào)控作用的重要性，有必要進(jìn)行更多的更加深入的研究。部分miRNA對(duì)自噬發(fā)揮負(fù)性調(diào)控，而且也被證實(shí)具有腫瘤抑制作用，為腫瘤治療尋找到新的方向。我們還可以進(jìn)行精細(xì)的基因?qū)W研究，從而探討miRNAs對(duì)自噬的調(diào)控與神經(jīng)元退行性病變之間的關(guān)系。

參考文獻(xiàn)：

[1]Yang Z，Klionsky DJ.Eaten alive：a history of macroautophagy[J].Nat Cell Biol，2010，12（9）：814-822.

[2]Lujambio A，Lowe SW.The microcosmos of cancer[J].Nature，2012，482（7385）：347-355.

[3]Kim J，Kundu M，Viollet B，et al.AMPK and mTOR regulate autophagy through direct phosphorylation of Ulk1[J].Nat Cell Biol，2011，13（2）：132-141.

[4]Zhu H，Wu H，Liu X，et al.Regulation of autophagy by a beclin 1-targeted micro-RNA，miR-30a，in cancer cells[J].Autophagy，2009，5（6）：816-823.

[5]Xiao J，Zhu X，He B，et al.MiR-204 regulates cardiomyocyte autophagy induced by ischemia-reperfusion through LC3-II[J].J Biomed Sci，2011，18：35.

[6]Yang J，Chen D，He Y，et al.MiR-34 modulates Caenorhabditis elegans lifespan via repressing the autophagy gene atg9[J].Age（Dordr），2013，35（1）：11-22.

編輯/蘇小梅