癌細(xì)胞膜損傷修復(fù)機(jī)制

質(zhì)膜塑造并保護(hù)真核細(xì)胞免受周圍環(huán)境的影響，對(duì)細(xì)胞生命至關(guān)重要。盡管重新密封受損膜的初始修復(fù)機(jī)制已經(jīng)很好地建立，但關(guān)于細(xì)胞如何在重建受損膜后恢復(fù)體內(nèi)平衡知之甚少。今年7月發(fā)表于《SCIENCE ADVANCES》的一篇研究表明，細(xì)胞通過激活與巨胞飲作用相關(guān)的蛋白質(zhì)來響應(yīng)質(zhì)膜損傷，特別是在受損的膜上。在膜重新密封之后，細(xì)胞形成源自修復(fù)部位的、LC3B蛋白陽性的胞吞小體。此過程獨(dú)立于 ULK1、ATG13 和 WIPI2，但依賴于 ATG7、p62 和 Rubicon。內(nèi)化的胞吞小體在細(xì)胞質(zhì)中收縮，可能是通過滲透排出，并最終與溶酶體融合。這是一種與非經(jīng)典自噬相結(jié)合的巨胞飲作用，研究者將其稱為 LC3 相關(guān)巨胞飲作用 (LAM)，其功能是從質(zhì)膜上去除受損物質(zhì)并在損傷時(shí)恢復(fù)膜的完整性。接下來我們來看一下具體研究方法及結(jié)果：

一、       LC3 陽性囊泡在質(zhì)膜損傷后在修復(fù)部位積聚

用激光照射癌細(xì)胞MCF7，致使細(xì)胞膜上形成小孔。使用膜不可滲透的 FM1-43 染料測(cè)量膜完整性，發(fā)現(xiàn)在Ca ²⁺存在下，細(xì)胞能夠在 20 到 30s內(nèi)修復(fù)它們的質(zhì)膜(Fig. 1, A and B, left)；在缺乏 Ca ²⁺ 的培養(yǎng)基中受損的細(xì)胞無法修復(fù)并繼續(xù)吸收細(xì)胞不可滲透的染料(Fig. 1B,right)。

使用穩(wěn)定表達(dá)融合蛋白增強(qiáng)型綠色熒光蛋白 (eGFP)-LC3的MCF7細(xì)胞研究激光照射后自噬是否參與該過程，結(jié)果顯示， LC3 陽性點(diǎn)在損傷后大約 8 -10 min開始在修復(fù)部位形成（Fig.  1C）；在未損傷區(qū)域中 LC3 陽性點(diǎn)未增加（Fig. 1D）；LC3依賴于 ATG7（Fig.  1E-H）。

       進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，膜損傷后形成了兩個(gè)不同的囊泡池。較大的囊泡較早從質(zhì)膜形成， Rab5、EEA1（早期內(nèi)吞作用）、肌動(dòng)蛋白、Rab35 呈陽性， LC3 偶爾呈陽性。相比之下，后來形成的囊泡較小且 LC3 呈陽性，最終出現(xiàn)在靠近 Rab5 陽性囊泡的位置。

二、       內(nèi)化囊泡通過滲透作用在細(xì)胞質(zhì)中收縮，與溶酶體融合

GFP-Rab35 、 RFP-Rab5 轉(zhuǎn)染MCF7，研究胞吞小體的“行動(dòng)軌跡”。胞吞小體囊泡移動(dòng)至細(xì)胞質(zhì)，在細(xì)胞質(zhì)中收縮成小囊泡，最后與溶酶體融合。

三、       巨胞飲由質(zhì)膜完整性觸發(fā)

實(shí)驗(yàn)表明巨胞飲作用在損傷后被激活，需要重組，從而保持質(zhì)膜的完整性。 此外，LC3 囊泡形成是響應(yīng)囊泡內(nèi)化而觸發(fā)。

四、       Rubicon 定位于胞吞小體的界膜，是 LC3 積累所必需的