凋亡、坏死和自噬研究，3 张信号通路图讲清关键靶点

兵法云「置之死地而后生」，细胞也是深谙其中奥义，进化出诸如凋亡、坏死和自噬等细胞死亡 / 再循环途径。这些途径是生物体生长、发育、稳态以及病理生理的重要组成部分，受到高度调控，本文一起盘点其中的关键调控靶点。

细胞凋亡（Apoptosis）

细胞凋亡是一种程序性细胞死亡，是一系列协调的、逐步发生的生化反应，从而将细胞从有机体中有序地分解。这个生物过程是器官正常发育所必需的。细胞存活和凋亡之间的转换受到严格的调控，对细胞的发育以及生物体的健康至关重要。

例如，凋亡通路缺陷导致阻止细胞死亡可能会导致发育障碍，组织生长异常或不受控制，如癌症。相反，无序或过早的细胞凋亡可导致功能细胞的丧失，引起自身免疫、神经和心血管疾病。因此，了解凋亡过程是必要的，以更好地了解各种疾病的发展和发现潜在的治疗目标。

主要表现为半胱天冬酶（Caspases）的激活，Caspases 进一步调节蛋白和 DNA 的大量剪切。负责各种凋亡事件的主要蛋白为：

启动者 Caspases（-2, -8, -9, -10）

在细胞凋亡中，启动者 Caspases 参与外源性途径（膜死亡受体途径）及内源性途径（线粒体依赖性途径）的上游事件，负责剪切执行者 Caspases。

执行者 Caspases（-3, -6, -7）

在被启动者 Caspases 激活后，执行或效应 Caspases 通过裂解许多不同的细胞蛋白来协调细胞死亡过程。它们切割 PARP 并抑制其 DNA 修复潜力。

死亡受体和配体

在外源性途径中，死亡配体 TRAIL、FASL 和 TNF-α 分别与受体 TRAILR1/2（DR4/DR5）、FAS/CD95 和 TNFRI 结合，启动 Caspase-8 和 Caspase-10 的活化。

Bcl-2 蛋白

内源性途径激活促凋亡 Bcl-2 蛋白（Bax、Bak、BID、BAD、PUMA、NOXA 或 BIM），并中和抗凋亡 Bcl-2 蛋白（Bcl-2、Bcl-XL、MCL1），线粒体膜完整性遭到破坏，导致 Cytochrome-c/Smac 释放，随后激活凋亡小体依赖性的 Caspase-9。

细胞坏死（Necroptosis）

细胞坏死是一种 Caspase 非依赖性的、受调控的细胞死亡形式，由受体相互作用的丝氨酸 / 苏氨酸蛋白激酶（RIPs）和混合谱系激酶结构域样蛋白（MLKL）的激活驱动。细胞坏死在各种病理形式的细胞死亡中发挥作用，包括缺血性脑损伤、神经退行性疾病和病毒感染。

细胞坏死进程中至关重要的一些蛋白包括：

受体

与配体结合后，TNFα 受体超家族、T 细胞受体（TCRs）、干扰素受体（IFNRs）和 Toll 样受体（TLRs）等受体与其配体结合后，启动细胞坏死信号。

坏死小体

RIP1、RIP3 和 MLKL 生成一种复合物，称为坏死小体或 RIP1-RIP3-MLKL 复合物。坏死小体调节上游细胞死亡受体和下游执行靶点，调控包括 ROS 爆发、质膜通透性增高和胞质 ATP 减少在内的事件。

RIP1-RIP3-MLKL 磷酸化

坏死性凋亡过程中 RIP1 的激活触发 RIP3 和 MLKL 的磷酸化。磷酸化 MLKL 三聚体转移到质膜，导致坏死性质膜通透性升高。一些诱导剂也可能绕过 RIP1 直接激活 RIP3 或 MLKL。

自噬（Autophagy）

自噬，是细胞内的一种「自食」现象，在外界压力、饥饿、缺氧和内质网应激等特殊情况下，自噬是一种自我生存机制。自噬是指膜包裹部分胞质和细胞内需要降解的细胞器、蛋白等形成自噬体，最后与溶酶体融合形成自噬溶酶体，降解其所包裹的内容物，以实现细胞稳态和细胞器的更新。

自噬机制的受损与肿瘤、神经退行性疾病、代谢相关疾病、免疫性疾病等发病过程密切相关。

研究自噬的关键指标包括：

LC3

在自噬体形成过程中，LC3B-Ⅰ（定位于胞浆）与磷脂酰乙醇胺（PE）共价连接并插入到自噬体的双层膜中形成 LC3B-Ⅱ。LC3 偶联到自噬体上以及 LC3-Ⅰ 转换成 LC3-Ⅱ，已被用来作为自噬评价和测定的公认指标。

P62/SQSTM1

P62 是一个具有多个功能结构域的压力诱导性蛋白。除了作为信号传导中心以及对氧压做出反应外，P62 还扮演着选择性自噬受体来降解泛素化底物。

ATG5

自噬发生过程中，ATG5 结合 ATG12。随后，ATG5-ATG12 复合物结合 ATG16L1 生成自噬延伸复合物用来调控 LC3 的脂化。

Beclin 1

是哺乳动物中与酵母 Atg6 同源的蛋白。Beclin 1 通过活化 Vps34 正向调控自噬。