自噬荧光研究方法及具体步骤

自噬荧光研究方法及具体步骤

自噬（Autophagy）一词来源于古希腊语，是“auto”（自我）与“phagein”（吞 噬）的结合。自噬发生在细胞内，是一个吞噬自身细胞质蛋白或细胞器，使其包 被进入双层膜囊泡（自噬体），进而与溶酶体融合形成自噬溶酶体，降解其所包 裹的内容物的过程，自噬的意义在于实现细胞本身的代谢需要和某些细胞器的更 新。 在自噬过程中，自噬体的形成是关键，其直径平均 500nm，囊泡内包裹胞质 成分和某些细胞器如线粒体、内吞体、过氧化物酶体等。与其他细胞器相比，自 噬体的半衰期很短，只有 8min 左右，说明自噬是细胞对于环境变化的有效反应。 细胞质中的线粒体等细胞器首先被囊泡所包被，这种囊泡主要来自于内质网 和高尔基体；囊泡最终形成双层膜结构，即自噬体（autophagosome）；自吞噬体 与胞内体融合形成中间自体吞噬泡，最终自体吞噬泡的外膜与溶酶体融合形成自 噬溶酶体（autolysosome），由溶酶体内的酶降解自体吞噬泡中的内容物和内膜。

自噬观察检测方法：

1．透射电镜下直接观察自噬体 Phagophore 的特征为：新月状或杯状，双层或多层膜； 自噬体的特征为：双层或多层膜的液泡状结构，内含胞浆成分，如线粒体、内质 网、核糖体等； 自噬溶酶体的特征为：单层膜，胞浆成分已降解。

2．利用 Western Blot 检测 LC3-II/I 比值的变化以评价自噬形成 自噬形成过程中，胞浆型 LC3（LC3-I）会酶解掉一段多肽，转变为膜型 LC3 （LC3-II）。故而 LC3-II/LC3-I 比值的大小可估计自噬水平的高低。

3．在荧光显微镜下采用 GFP-LC3 融合蛋白来示踪自噬形成 无自噬时，

GFP-LC3 融合蛋白弥散在胞浆中；自噬形成时，GFP-LC3 融合蛋白 转位至自噬体膜，在荧光显微镜下形成多个明亮的绿色荧光斑点，一个斑点相当 于一个自噬体，可以通过计数来评价自噬活性的高低。

单荧光检测系统 该系统通过外源表达系统在宿主细胞中过表达 GFP-LC3B 融合蛋白。外源表达 的 GFP-LC3B 亦可以与内源 LC3B 蛋白一样参与自噬体的形成。故而，当自噬发 生的过程中，GFP-LC3B 参与自噬体囊泡的形成，与 LC3B 融合的 GFP 绿色荧 光蛋白便会富集在自噬体上。由此，通过荧光显微镜（confocal 激光共聚焦显微 镜）观察细胞中的绿色荧光蛋白信号可以指示自噬体的形成。

双荧光检测系统 相较于单荧光检测系统，双荧光检测系统可以揭示出更多的信息。该系统通过外 源过表达系统在宿主细胞中表达 mCherry-EGFP-LC3B 融合蛋白。与 GFP-LC3B 类似，mCherry-EGFP-LC3B 参与自噬体的形成，定位在自噬体囊泡的膜上。由于融合了红色荧光的 mCherry 和绿色荧光的 EGFP，LC3B 在参与了自噬体形成 后，在荧光显微镜下观察到宿主细胞内的自噬体上既可以激发出红色荧光，也可 以激发出绿色荧光。Merge 后的镜像则会呈现出黄光（斑点）。自噬体形成后会 与溶酶体融合形成自噬溶酶体，从而使囊泡内的内环境变为酸性环境。在酸性环 境下，GFP 绿色荧光信号会淬灭。这时的自噬体中只呈现出红色荧光信号 （mCherry）。基于以上原理，通过观察计算黄色荧光斑点的数量和红色荧光斑点 的数量，即可区分细胞内初始自噬体以及与自噬溶酶体的数量。