自噬研究指南|分子伴侣介导的自噬，一篇带你入门
什么是分子伴侣介导的自噬
分子伴侣介导的自噬（Chaperone-mediated autophagy，CMA）主要通过分子伴侣识别蛋白质序列上的一段特殊基序，将蛋白转运到溶酶体内进行降解的过程。其主要过程为（图1）：（1）热休克同源的71 kDa蛋白（HSC70，也称为HSPA8）识别带有KFERQ基序的底物并结合；（2）底物-伴侣复合物与溶酶体相关膜蛋白2A（LAMP2A）结合；（3）通过伴侣复合物使底物去折叠；（4）形成CMA易位复合体；（5）溶酶体HSC70介导底物易位；（6）溶酶体蛋白酶对底物进行降解；（7）LAMP2A从易位复合体中解离。
CMA的关键物质
KFERQ基序
CMA底物的识别主要发生在胞浆内，所有CMA底物均含有一个可被HSC70识别的五肽样基序（KFERQ序列）[2]，该基序由以下氨基酸残基组成，一个恒定的氨基酸残基谷氨酰胺（Q），一个碱性氨基酸残基赖氨酸（K）或精氨酸（R），一个疏水性氨基酸残基苯丙氨酸（F）、缬氨酸（V）、亮氨酸（L）或异亮氨酸（I），一个酸性氨基酸残基谷氨酸（E）或天门冬氨酸（D），最后以一个以上所描述的碱性或疏水性氨基酸残基结尾。KFERQ序列保证了这种蛋白降解途径的严格选择性。
HSC70
溶酶体腔中和溶酶体膜上均存在HSC70，它是目前唯一被证明直接结合KFERQ样基序的伴侣蛋白[1]，参与底物的去折叠，是形成CMA易位复合体的必需物质，缺乏HSC70的溶酶体无法进行CMA。在底物进入溶酶体被降解后，HSC70促进LAMP2A与CMA易位复合体的解离，使其与新底物结合，以维持CMA的连续循环[3]。
LAMP2A
LAMP2A在CMA中发挥重要作用，溶酶体膜上LAMP2A的水平和动态变化可调节CMA通量（即底物降解速率）。在轻度氧化应激[4]、基因毒性损伤[5]或缺氧条件[6]下，LAMP2A重新合成使LAMP2A含量增加，进而诱导CMA；而在饥饿条件下，LAMP2A在溶酶体中的降解减少，部分被转运至溶酶体膜上，因此溶酶体膜上LAMP2A水平增加，CMA通量增加[7]。目前，限制LAMP2A的表达量是抑制CMA最常用的方法。
CMA的检测工具
基于CMA对底物的严格选择性，汉恒生物构建了KFERQ-PAmCherry1和PAmCherry1-KFERQ-NE工具病毒，可用于感染目的细胞后直观地观察分子伴侣介导自噬的变化。PAmCherry1作为一种光活化蛋白，本身无自发荧光，需在405nm波长的光暴露5-10分钟进行活化后，才可被激活发出红色荧光，因此可通过观察红色荧光斑点数量来检测活细胞中的CMA活性。PAmCherry1-KFERQ-NE探针是在KFERQ-PAmCherry1的基础上增加了一种新型18个氨基酸的表位标签“NE”，这种标签能够用于特异性免疫检测和定量PAmCherry1-KFERQ蛋白表达量，满足多种实验需求。
自噬研究指南系列到这里就结束啦！下期开始小编将带来细胞凋亡的相关内容。汉恒专营工具病毒十余载，如有自噬相关技术问题，欢迎咨询~
参考文献：
[1] Kaushik, Susmita., Kaushik, Susmita., Cuervo, Ana Maria., Cuervo, Ana Maria.. The coming of age of chaperone-mediated autophagy. Nature reviews. Molecular cell biology, 2018, 19(6):365-381.
[2] Dice, J F., Chiang, H L., Spencer, E P., Backer, J M.. Regulation of catabolism of microinjected ribonuclease A. Identification of residues 7-11 as the essential pentapeptide. The Journal of biological chemistry, 1986, 261(15):6853-9.
[3] Bandyopadhyay, Urmi., Kaushik, Susmita., Varticovski, Lyuba., Cuervo, Ana Maria.. The chaperone-mediated autophagy receptor organizes in dynamic protein complexes at the lysosomal membrane. Molecular and cellular biology, 2008, 28(18):5747-63.
[4] Valdor, Rut., Mocholi, Enric., Botbol, Yair., Guerrero-Ros, Ignacio., Chandra, Dinesh.. Chaperone-mediated autophagy regulates T cell responses through targeted degradation of negative regulators of T cell activation. Nature immunology, 2014, 15(11):1046-54.
[5] Park, Caroline., Suh, Yousin., Cuervo, Ana Maria.. Regulated degradation of Chk1 by chaperone-mediated autophagy in response to DNA damage. Nature communications, 2015, 6:6823.
[6] Ferreira, João Vasco., Fôfo, Hugo., Bejarano, Eloy., Bento, Carla Figueira., Ramalho, José S.. STUB1/CHIP is required for HIF1A degradation by chaperone-mediated autophagy. Autophagy, 2013, 9(9).
[7] Cuervo, A M., Dice, J F.. Regulation of lamp2a levels in the lysosomal membrane. Traffic (Copenhagen, Denmark), 2000, 1(7).
