细胞核内LC3

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细胞核内LC3

自噬是将大分子和细胞器转运至溶酶体，使其降解和回收再利用的过程（见下图）。这一过程的目标是消除过量或有缺陷的细胞器以及聚集的衰老蛋白。在水解之后，基本的分子原件被回收到细胞质中，作为细胞的基础模块或能量来源。

因此，自噬在细胞内稳态机制中起着关键作用，控制着细胞的可用资源和能源消耗之间的平衡。包括饥饿、缺氧和内质网应激在内的细胞应激源可诱导细胞的自噬高于基础水平。此外，自噬下调与神经退行性疾病、癌症等疾病相关。

自噬依赖于双膜细胞器或自噬小体的形成。在诱导后，初始的膜结构或吞噬泡伸长，吞噬细胞质的内容物并自我闭合，形成成熟的自噬小体。自噬小体与溶酶体融合产生自噬溶酶体，降解底物。

▌自噬的关键因子 LC3

自噬过程中，有超过 20 个自噬相关基因（autophagy associated gene, ATG）家族蛋白参与。在高等真核生物中，为人熟知的 LC3（微管相关蛋白轻链 3）便属于 ATG8 家族成员，这是大多数经典的自噬检测分析中的关键分子。

细胞营养缺乏或其它刺激时，LC3 基因的转录被激活，从而翻译出足够的 LC3 前体。在自噬体膜形成过程中，LC3 前体被 ATG4B 剪切形成具有 C - 末端甘氨酸的胞质形式——LC3-Ⅰ。经泛素 E1 样连接酶 ATG7 催化偶联 PE 形成 LC3-PE，即膜结合形式的 LC3-Ⅱ。LC3-Ⅱ 被普遍认为是自噬小体形成过程中必须的。

▌细胞核中的 LC3

自噬通常是降解细胞质成分的过程，因此焦点通常聚集在细胞质。然而，该领域的众多研究发现大部分细胞 LC3 存在于细胞核中，为什么 LC3 会在细胞核中大量聚集，又具有什么功能呢？

NIH/3T3 细胞中用 LC3A 抗体（Novus，NB100-2331）进行的免疫细胞化学 / 免疫荧光实验

2015 年，浙江大学的刘伟教授研究小组发现 LC3 能够在细胞核


与细胞质之间循环，当细胞处于饥饿状态，细胞核内的 LC3 能够被去乙酰化酶 SIRT1 去乙酰化，促进其回到细胞质中。研究还表明，细胞核中 LC3 的这种翻译后修饰是 LC3-ATG7 结合必需的。从而在细胞自噬起始过程中发挥正常功能，保证细胞应对营养匮乏状态[1]。

LC3 从细胞核回到细胞质，参与自噬

但是问题依然存在，在细胞核中，LC3 是否具有功能呢？随后，同样在 2015 年，发表于Nature的一项研究证实了 LC3 的细胞核功能，它能够促进自噬降解细胞核物质——核纤层（nuclear lamina）元件。当原癌基因被激活时，会启动这项功能，诱发细胞衰老，细胞衰老是细胞保护自身防止癌变的一种重要方式。

自噬降解核纤层元件示意图

目前，科学家们正在研究 LC3 的核定位和运输的关键残基以及其他核相互作用蛋白。这些研究表明：核 LC3 与经典的自噬过程息息相关，也参与其他的细胞过程。

LC3 存在三种剪切体，即 LC3A，LC3B 和 LC3C。在自噬研究中，最常检测 LC3B。

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