线虫自体吞噬基因调控凋亡细胞清除的机制研究

凋亡细胞的清除是细胞死亡的最终环节，其异常会导致诸多疾病如狼疮等炎症和自身免疫紊乱，而对凋亡细胞的清除机制知之甚少。细胞自体吞噬作用是指胞内囊泡包裹胞质中的内含物运送到溶酶体中进行清除，此过程是否以及如何在吞噬细胞中参与凋亡细胞的清除是当前该领域的重要问题。本课题拟利用线虫Q神经母细胞发育产生的凋亡细胞和吞噬细胞hyp 7细胞为模型，研究自体吞噬作用与凋亡细胞清除的关系。申请人的前期工作构建了荧光标记线虫品系，建立了活体荧光成像技术在亚细胞和分子水平上观察凋亡Q细胞从出生到被hyp 7细胞吞噬和清除的过程。申请人的初步研究发现凋亡Q细胞的清除在自体吞噬基因（atg-18 或epg-5）突变体内被延迟。以此为基础，申请人将结合显微成像和遗传学深入研究自体吞噬基因调控Q细胞清除的分子细胞学机制。本课题的研究将加深对细胞凋亡和自体吞噬的理解，对疾病的治疗（如自身免疫紊乱）提供重要的科学理论基础。

凋亡细胞的清除是细胞死亡的最终环节，其异常会导致诸多疾病如狼疮等炎症和自身免疫紊乱，而对凋亡细胞的清除机制知之甚少。细胞自体吞噬与细胞凋亡是真核生物中两个高度依赖于溶酶体降解功能的生物学过程，它们的分子细胞机制已取得重大进展，但细胞自体吞噬是否以及如何在吞噬细胞中参与凋亡细胞的清除是当前该领域的重要问题。秀丽线虫Q神经前体细胞在幼龄一期发育产生的凋亡细胞被hyp7上皮细胞吞噬和降解。本课题以线虫Q神经前体细胞发育产生的凋亡细胞为模型，利用活体荧光显微成像技术实时跟踪线虫hyp7表皮细胞吞噬并降解凋亡Q细胞的完整过程，研究自体吞噬基因在凋亡Q细胞清除中的作用。本项目发现1）细胞自噬蛋白LGG-1/LC3、ATG-18和EGP-5被顺序招募到凋亡Q细胞表面；2）凋亡Q细胞的降解在细胞自噬基因atg-18 和epg-5的缺失突变体中被延迟；3）在吞噬细胞中表达自噬基因可以拯救凋亡Q细胞降解的表型。因此，自噬基因在吞噬细胞中发挥作用以促进凋亡Q细胞的降解；4）在自噬基因突变体中，凋亡Q细胞被正常吞噬但吞噬后的降解发生异常；5）在自噬基因突变体中，鸟嘌呤核苷三磷酸酶RAB-5, RAB-7到吞噬体的招募以及吞噬溶酶体的形成被显著延迟；6）自体吞噬蛋白LGG-1/LC3, ATG-18和EPG-5在不同的阶段依序被招募到吞噬体表面，暗示它们可能作用于凋亡Q细胞降解的不同步骤。本课题的研究加深对凋亡细胞的清除机制的理解，揭示了细胞自噬基因在凋亡细胞降解过程中的新功能,对疾病的治疗（如自身免疫紊乱）提供重要的科学理论基础。