细胞自噬，不是凋亡是生存

公子大白

2016年的诺贝尔生理学或医学奖颁发给了 大隅良典 。他是谁呢？大隅良典是日本东京大学的理学博士，他可是一个在行业里鼎鼎大名的人。诺贝尔奖颁发给他是由于他发现了细胞自噬的机制。细胞大家都知道，那自噬又是什么？让我们一一道来。

生物学家通过对选定的生物物种进行科学研究，来揭示某种具有普遍规律的生命现象。此时，这种被选定的生物物种就是模式生物。例如果蝇，有谁会想到，这种红眼、双翅、羽状触角芒、身体分节、黄褐色的小昆虫，在近百年间竟然能够“成就”好几位获得诺贝尔奖的大科学家。

什么是自噬？

大隅良典研究的是酵母的细胞自噬机制。酿酒酵母是一种 模式生物 ，非常经典。经过20多年的研究，在酵母里已经发现了34种与自噬有关的基因。那么自噬到底是什么？当你真的了解它以后，你会发现，原来细胞这么“聪明”！

自噬，不就是自己吃自己吗？可以这样理解。自噬就是细胞自己降解自己结构的过程，即把一些暂时用不上的零件，拆解变成最小的模块，然后重新组装成自己需要的东西，这就是自噬。在植物细胞和酵母细胞里，自噬在液泡中发生。而在动物细胞里，自噬在溶酶体里发生。从一个蛋白质到整个细胞器，都是可以降解的。

自噬是细胞内分解代谢的一种途径。除此之外还有一种途径，称之为泛素蛋白酶体途径。简单说就是在蛋白质上加个泛素，做个标记，然后送进蛋白酶体中完成消化。

发现细胞自噬

首次提出自噬这一概念的，是诺贝尔奖生理学或医学奖获得者、比利时细胞和生物化学家克里斯汀·德·迪夫。他在20世纪50年代通过电子显微镜观察到自噬体，并在1963年溶酶体国际会议上正式提出，他也因此被誉为“自噬之父”。

到了20世纪90年代，大隅良典开始用酵母研究自噬。再后来越来越多科学家加入了研究自噬的队伍。

细胞自噬其实分为三种方式，这是根据如何“打包”物质和如何运送物质来划分的。

第一种叫宏自噬，也叫巨自噬，顾名思义就是自噬体比较大，用细胞膜或者其他的双层膜去把那些不想要的东西包裹起来，然后和溶酶体融合。

第二种叫微自噬。顾名思义就是自噬体比较小，溶酶体或者液泡直接用自身去吞噬那些需要降解的东西，也许是细胞器，也许是蛋白质。

第三种叫分子伴侣介导自噬。是指分子伴侣将细胞内的蛋白质先从折叠状态恢复为未折叠的状态，再放到溶酶体里。

这三种方式中，第一种方式是科学家们研究最为透彻的，所以有时自噬就是指巨自噬。而酵母细胞里发生的就是巨自噬。

自噬是这样发生的

首先，细胞核发出一种信号，指示细胞里某个部分需要降解了，或者是某些垃圾诱导细胞产生了某种反应，于是自噬发生了。

接着，自噬体逐渐扩张、收口、包裹那些垃圾。自噬体一般是球型的。

然后，自噬体和液泡或者溶酶体融合。

最后，在融合以后，细胞中那些暂时不需要的物质在某些酶的作用下便分解了，分解成氨基酸、脂肪酸之类，剩下的残渣就排出细胞了。当然也可能暂时保留，说不定能“废物利用”呢。

就这样，自噬发生了。但是最初包裹那些垃圾的膜是从哪来的呢？

原来，在酵母里，膜会在自噬体“组装”位点（这个位置是靠近液泡的），在Atg8以及其他蛋白质的作用下开始扩展生长，然后就形成了自噬体。

而在哺乳动物细胞里，这个过程就不一样了。形成自噬体的区域是分散在整个细胞里的。第一种假说认为，自噬体膜是来自内质网的，而自噬体就形成在内质网和线粒体接触的地方，所以还有一直说法认为自噬体膜来自线粒体外膜；还有三种假说分别认为自噬体膜来自 高尔基体、内吞体 以及细胞膜。这些假说各有证据，目前还很难说哪一个是对的，或者都是正确的，也不无可能。

高尔基体是真核细胞中内膜系统的组成之一，它由扁平膜囊、大囊泡、小囊泡三个基本成分组成。高尔基体在植物细胞中参与细胞壁的合成，但在动物细胞中它与腺细胞的分泌有很大关系。

内吞体即细胞内吞作用形成的网格蛋白有被小泡，将细胞外大分子物质摄入有被小泡，运输到早期胞内体，在这里遇到从高尔基体转运小泡运输来的溶酶体水解酶，再通过晚期胞内体，进一步形成溶酶体。

自噬=凋亡？

说到这，你一定还能想到一个词——凋亡。自噬和凋亡是一回事吧？答案是否定的。

细胞死亡分为三种：坏死、凋亡、自噬性细胞死亡。显然，自噬和凋亡是并列存在的。

坏死就是机体受到损伤，细胞代谢停止，功能丧失。溶酶体里的水解酶释放分解了整个细胞，或者是白细胞大老远地跑来释放了水解酶。

凋亡也称为1型程序性细胞死亡。依靠的是胱冬肽酶等多种水解酶。细胞凋亡有以下特点：染色体浓聚、细胞皱缩、DNA降解和凋亡小体形成，最后残余部分被巨噬细胞吃掉。

而自噬也叫2型程序性细胞死亡，它纯粹是在溶酶体的作用下发生的，而不依赖于某些酶。

由此可见，凋亡和自噬是一种动态平衡。自噬可能比凋亡早发生，通过启动自噬而抑制凋亡，从而保护细胞；自噬还可能向凋亡转化。

为了更好地生存，细胞也是“蛮拼的”

细胞发生自噬是一个非常“保守”的过程，几乎没有进化。细胞自噬的出现是为了适应环境，尤其是碰上了“不好的年景”，比如缺乏营养、饥饿难耐，或者细胞中氧气、水分特别少的时候，就需要自噬了。

自噬的研究对于临床医学领域非常重要。比如，肿瘤经常在环境非常差的时候还能生长，就是因为肿瘤细胞的自噬非常剧烈。所以理论上如果阻断了肿瘤细胞的自噬，它们不是就不会生长了吗？再比如一些神经退行性疾病，如帕金森，就是大脑里出现了一些错误折叠的蛋白质，而且还清除不掉，本质上也是自噬出了问题。

自噬还和免疫有关。不过，对于自噬的研究，目前还不够深入，尤其是关于自噬的基因和自噬的机制，都还需要进一步探索与发现。