自噬是真核生物特有的一种通过包裹胞内物质, 与溶酶体融合并降解细胞内多余的细胞器及物质的生理现象。自噬在真核生物中高度保守, 主要由信号转导、细胞质隔离、囊泡形成、囊泡与溶酶体/液泡进行靶向对接和融合、在溶酶体内进行分解这几个基本步骤组成。真核细胞通过自噬获得氨基酸和其他小分子物质, 这些物质重新被细胞利用或者用于产生能量。自噬主要分为微自噬(microautophagy)、巨自噬(macroautophagy)及分子伴侣介导的自噬(chaperon-mediated autophagy)这3种类型 , 它们的主要功能也都已阐述清楚, 研究的最为透彻的是巨自噬, 也是本研究的主要对象, 以下皆统称为自噬。自噬的主要功能之一是保护细胞, 在细胞受到外界应激性死亡压力时, 细胞通过启动自噬来保护细胞, 降解细胞中冗余或者损伤的细胞器及蛋白质, 以维持细胞的存活。

检测自噬的方法在不断发展, 除经典的电镜检测外, 另一种基于微管相关蛋白(microtubule-associated protein 1A/1B-light chain 3, LC3)转换的可动态监测自噬的方法被广泛接受。自噬发生时, LC3I会发生剪切修饰形成LC3II, LC3II特异地定位在自噬小体的膜上, 并在自噬溶酶体中降解, 故LC3可以特异标记自噬小体, 成为自噬的一个标志蛋白。目前对于自噬的研究主要集中在疾病、程序性凋亡及饥饿应激等方面, 对于自噬在冷应激过程中的功能研究并不多。本研究通过EGFP-LC3特异地标记自噬小体的发生 , 在给予HeLa细胞急性冷刺激后, 监测自噬发生的情况, 进而研究自噬与低温胁迫之间的联系, 确定自噬在低温应激中发挥的功能。

活性氧(reactive oxygen species, ROS)是一种具有高活性的小分子化合物, 是细胞内很多生理过程的正常代谢产物, 细胞膜、线粒体、内质网及过氧化物酶都是ROS的主要来源。作为一种信号分子, ROS在生物体内的很多信号转导以及维持内环境稳定等方面起着重要作用。研究表明, 在很多环境压力下, ROS的含量会显著上升, 进而造成细胞结构性损伤。很多基于饥饿、病原体感染及缺氧等压力胁迫下的研究表明, ROS会诱导细胞发生自噬, 而由ROS诱导的自噬又会反过来清除细胞内的ROS。因此, 我们也在本文中探讨了低温应激下自噬和ROS的关系。

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