微小RNA對自噬的調控作用

自噬是一種細胞內嚴格調控下主要涉及溶酶體對胞內細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。在對酵母菌的基因進行篩選時發現了調控自噬過程的的核心機制-自噬相關基因，這些基因序列也可以逐步對自噬過程進行調控。另外上游信號通路網絡也作用于對自噬的調控，它是一種對調控自噬起關鍵作用的負性信號[1]。miRNA在轉錄后水平對基因表達進行調控，其在一系列生物活動中發揮重要作用，這就使得miRNA與包括腫瘤在內的各種疾病間存在聯系。目前有大量關于用miRNA對腫瘤進行治療的研究報道[2]。在這篇綜述中，我們主要關注近年來miRNA在調控自噬方面的研究成果。

1 miRNAs影響自噬核心程序

哺乳動物細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，主要有ATG1/ULK參與調控；II脂核形成，主要涉及Beclin-1/PI3K；III吞噬泡延伸，主要有ATG12和ATG8/LC3兩個共軛系統參與；IV吞噬泡膜功能完善，主要包括ATG9；V自噬體與溶酶體融合，相關的蛋白有LAMP2和RAB7。

2 自噬誘發

自噬的誘發起始于ULK復合物，它主要包括ATG1的同源產物ULK1、FIP200、ATG101。該復合物可以快速與下游的自噬抑制信號mTORC1相互作用。在營養充足的情況下，mTORC1可以與ULK復合物結合使UKL1和ATG13磷酸化并失去活性從而導致自噬被抑制。在自噬誘發因素作用下，mTORC1和ULK復合物分離，導致ULK1/2復合物中特意的殘基和ATG13去磷酸化。去磷酸化的ATG13、ULK1/2及其介導下磷酸化的FIP200具有催化活性，促進自噬發生。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來促進自噬作用[3]。

3 脂核形成

脂核形成是蛋白質和脂質結合構建自噬小泡膜的起始步驟。這個過程起始于三型PI3K/Beclin-1復合物的激活，該復合物的主要成份包括hVPS34，Beclin-1和p150。許多與該復合物結合的成分對自噬過程要么表現為抑制作用要么表現為促進作用。ZHU等人研究發現編碼Beclin-1蛋白的BECN1基因是miR-30a的靶基因，首次揭示了miRNA在調控自噬中的作用[4]。BECN1被發現為miR-30a的靶基因提示其對細胞自噬的調控作用可能發生于脂核形成過程中。這些miRNA對自噬活動的調節主要發生在脂核形成階段。

4 吞噬泡延伸

兩個泛素樣共軛系統參與自噬小泡的延伸。其中ATG12和ATG8相互反應并結合在一起。在另一條通路中LC3與磷脂酰乙醇胺（PE）共價結合。研究發現miRNA-204參與對自噬小泡延伸過程的調控，其直接對LC3的同源產物LC3B進行調控最早發現于對心肌細胞并進一步在腎透明細胞癌的相關研究中被證實[5]。除了對LC3本身的表達水平進行調控外，miRNA對加工LC3的ATG4蛋白酶的調控作用正逐漸被報到。它們分別對同源產物ATG4C和ATG4D進行調控。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和蛋白質成分的引入，該過程主要由ATG9復合物參與。ATG9參與自噬泡的形成，在前自噬體和其他胞質點狀結構間循環運動。ATG9的這種循環轉運功能對自噬體的形成是必須的，而且這種往復運動可能在前自噬小泡膜的構建過程中發揮作用。另一個可能對吞噬泡膜功能完善發揮調控作用的是腫瘤抑制基因miRNA-34a，它在細胞周期抑制和細胞衰老方面的作用已經被廣泛認可。有研究發現miRNA-34a可以通過直接調控ATG9對自噬過程發揮抑制作用[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被溶酶體內的酸性水解酶分解。自噬體與溶酶體以及自噬體間的融合過程涉及Rab-SNARE系統和Ypt7。在哺乳動物細胞中，Ypt7的同源產物RAB7在自噬體與溶酶體的融合中發揮作用，而且溶酶體膜蛋白LAMP1和LAMP2也是融合過程所必需的。目前還沒有發現有miRNA直接參與了對融合過程的調控。但是通過計算機系統分析發現，包括miRNA-130等在內的一系列miRNAs都有可能在自噬體與溶酶體的融合過程中發揮調控作用。

7 miRNAs和自噬在腫瘤發生中的作用

自噬對腫瘤的發生可表現為促進作用亦可表現出抑制作用。在腫瘤發生的最初階段，通過減少細胞內受損細胞器和蛋白質復合物的聚集來限制炎癥反應、增加基因穩定性、減輕組織損傷，從而抑制腫瘤發生。但是很多人類腫瘤細胞中利于自噬發生的基因會出現突變，導致自噬水平下降。相反，有些腫瘤發生時腫瘤細胞通過損傷性刺激、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與自噬發生的核心機制間存在重要的聯系。然而，盡管有研究表明miRNAs參與對自噬過程中相關蛋白的的調控，但是關于miRNAs對自噬水平影響或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對自噬調控作用的重要性，有必要進行更多的更加深入的研究。部分miRNA對自噬發揮負性調控，而且也被證實具有腫瘤抑制作用，為腫瘤治療尋找到新的方向。我們還可以進行精細的基因學研究，從而探討miRNAs對自噬的調控與神經元退行性病變之間的關系。

參考文獻：

[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