Small:微管及其乙酰化修饰在纳米氧化锌调控的溶酶体-自噬系统中的重要作用

自噬是一个复杂的生理过程,在维持组织内稳态中起着至关重要的作用。在此过程中,自噬体吞噬不需要的蛋白质或受损的细胞器,然后与溶酶体融合成为自噬溶酶体。接下来,由自噬溶酶体介导降解这些成分,为细胞代谢和细胞器更新提供材料。大量研究表明,自噬与神经退行性疾病、癌症等多种临床疾病的发生发展密切相关。作为一种重要的自我代谢进程,自噬作为新的治疗手段已引起了广泛关注。然而,如何通过调控自噬进程治疗相关疾病,成为目前首要解决的难题。

纳米生物医学将纳米技术应用于生物医学领域,在纳米尺度为重要生物医学问题揭示相关的新原理,并为现代生物医学研究提供新型技术和手段。研究已证实,纳米材料,如纳米金、纳米银、或碳基纳米材料等均能诱导、影响自噬的发生,这种调节自噬的能力引起了众多科学研究团队的关注。如何研发新型自噬调控纳米材料,使其应用于治疗自噬相关疾病,成为当前研究热点。然而,纳米材料诱导自噬的机制十分复杂,除了细胞内激酶激活以及溶酶体损伤这两个主要原因外,还有许多其他重要的因素未被发现或得到重视。

南方医科大学邵龙泉教授课题组发现,纳米氧化锌能通过释放锌离子诱导持续且高水平的自噬发生,其具体机制包括激酶调控的自噬激活以及随后发生的自噬降解系统中断。该研究指出,纳米氧化锌及其锌离子能损伤溶酶体,伴随自噬溶酶体形成异常。同时,溶酶体自噬作为一种有效的修复损伤溶酶体机制,也受到明显抑制。更重要的是,作为细胞内主要的物质运输通道,微管系统的动态平衡出现紊乱,显著影响了溶酶体-自噬系统,尤其是影响溶酶体与自噬体融合的过程。研究进一步指出,微管乙酰化修饰对于调控微管系统的稳定具有重要意义。纳米氧化锌能通过调控微管乙酰化发生,影响溶酶体与自噬体融合。此项研究对于纳米氧化锌调控溶酶体-自噬系统进行了深入探索,这将极大的增强对纳米材料调控自噬进程的理解,有助于推动针对自噬相关疾病的纳米材料的研发。

相关工论文已在线发表于Small (DOI: 10.1002/smll.201901073)上,第一作者为南方医科大学博士后刘嘉,通讯作者为南方医科大学邵龙泉教授。