自噬是细胞在外界环境因素的影响下，利用溶酶体降解自身受损变性的大分子物质或细胞器的一种自我消化过程。根据其发生的途径，可分为三种类型：巨自噬、微自噬和伴侣介导的自噬(CMA)。
在自噬过程中，自噬的双膜小泡将受损的蛋白质/细胞器转移到溶酶体中进行降解。通常文献中的自噬指的是自噬。自噬也是通过囊泡将物质转运到溶酶体，溶酶体膜内陷，所以降解方式比较直接。
分子伴侣介导的自噬：与前两种自噬不同，分子伴侣介导的自噬不使用囊泡。这种自噬是高度选择性的，通常在伴侣蛋白Hsc70的帮助下，该蛋白特异性降解具有独特识别五肽基序(KFERQ-like基序)的靶蛋白。溶酶体膜上的受体蛋白LAMP2A识别结合蛋白暴露的KFERQ基团，并“引导”靶蛋白进入溶酶体进行降解。
图一。三种不同的自噬途径[2]
A.巨噬细胞；b .微自噬；c .伴侣介导的自噬
在神经退行性疾病中，神经细胞经常积累大量不可降解的蛋白质，通过溶酶体自噬降解蛋白质是细胞清除异常蛋白质的主要方式。据报道，CMA参与神经退行性疾病中蛋白质(如-syn和tau)的降解。然而，神经退行性疾病中CMA功能丧失所导致的后果仍不清楚。最近，Ana Maria Cuervo等人发表了一篇题为“伴侣介导的自噬预防细胞中神经元亚稳态蛋白质组的崩溃”的文章，揭示了CMA对神经细胞稳态的重要调节作用。
图二。2发表的CMA相关文章。Ana Maria Cuervo等人在这篇文章中，研究人员分别构建了系统性LAMP2A (L2A-/-)敲除模型和神经元条件性敲除L2A/LAMP2a (CKL2A-/-)小鼠模型(图3A)，以分析CMA在维持神经元蛋白质稳态方面的作用。还建立了模拟巨噬细胞缺失(条件性敲除ATG7)的CKATG7-/-小鼠模型(图3B)，并与CKL2A-/-小鼠模型相比较，分析了CMA和巨噬细胞对神经元蛋白变性的具体作用。(CTR小鼠为未敲除的对照组)。
图3。小鼠实验模型的建立
A.l2a的系统性敲除和条件性敲除；b . at G7的条件性敲除
CKL2A-/-小鼠和L2A-/-小鼠的神经病理性行为
首先，研究人员发现，与对照组(CTR)相比，CKL2A-/-小鼠和L2A-/-小鼠在行为测试中得分更高，在后肢抓握方面的进步也更快(图4A)。这两只小鼠在Y型迷宫中也表现出感觉运动功能障碍和短期记忆下降(图4B-C)。只有L2A-/-小鼠表现出类似于帕金森病的步态特征，如步幅减小(图4D)。此外，CKL2A-/-小鼠还表现出神经退化的常见表型，如空间工作记忆下降的趋势和明显减少的筑巢行为(图4E-F)。上述结果表明，L2A缺陷型小鼠表现出L2A缺陷型小鼠的大部分行为输出。
图4。L2A缺陷小鼠表现出行为障碍。a .鼠标爪抓力的测量；-B-C、E-Y迷宫行为测验；d .步态分析；f .嵌套测试
神经元的CMA缺陷导致蛋白质稳态的破坏。
研究小组发现，脂褐素和K63泛素在6个月大的L2A-/-小鼠的海马中积累(这两种蛋白是溶酶体降解的靶蛋白)，在CKL2A-/-小鼠的海马锥体神经元中也发现了类似的特征(图5A-B)。同时，CKL2A-/-小鼠皮层的western blot分析显示氧化蛋白泛素化蛋白积聚(图5C-D)。这些结果表明，CMA缺乏会导致神经元蛋白质稳态的破坏。
图5。损失5。CMA会导致神经元蛋白质稳态的破坏。a .海马中脂褐素的荧光检测；b . K63泛素蛋白的检测；C-D .氧化蛋白和泛素化蛋白积累的检测
然后，研究人员分离了CTR组和CKL2A-/-小鼠皮层中Sarkosy的不溶性蛋白，并进行定量蛋白质组分析。结果显示，CKL2A-/-小鼠脑中积累了大量不溶性蛋白质，这些蛋白质中有76%含有KFERQ样基序。原本容易聚集的具有KFERQ样基序的蛋白质(如-syn、tau、UCHL1、PARK7等蛋白质)变成了不溶性蛋白质(图6B)。研究人员还分析了过饱和分数，发现CKL2A-/-小鼠不溶性蛋白中的过饱和分数显著增加(20.37倍)。
图6。阻断神经元CMA后蛋白质组的变化。a .富集总蛋白和易聚集蛋白；b .将具有KFERQ样基序的蛋白质转化为不溶性蛋白质；c .过饱和蛋白质百分比的增加。上述结果表明，CMA缺乏时变得不溶的蛋白质组是过饱和蛋白质组的一部分，神经元CMA缺乏会导致蛋白质组的破坏。
CMA和巨噬细胞对神经元的蛋白质变性有不同的影响。
接下来，在CKATG7-/-小鼠模型和CKL2A-/-小鼠模型中，研究人员将通过蛋白质组学的比较，阐明CMA和巨噬细胞对神经元蛋白质变性的具体影响。不溶性蛋白组的基因集合富集和富集图谱分析(图7A)显示CKATG7-/-小鼠和CKL2A-/-小鼠在蛋白组上存在差异。CKATG7-/-导致与细胞周期和泛素化蛋白酶体分解代谢相关的蛋白质变化(蓝色箭头所示)，而CMA缺乏与蛋白质转运和代谢相关(红色箭头所示)。胞外酸化率(ECAR)的测量结果显示，CKL2A-/-神经元的糖酵解显著减少(图7B)，CKL2A-/-小鼠的不溶性蛋白中也有许多糖酵解酶增加，如丙酮酸脱氢酶(PDH)(图7C)。
图7。神经元蛋白质组不同亚群的变化分析。
A.不溶性蛋白质基因集合的富集分析；b .测量细胞外酸化率(ECAR)；c:糖酵解酶表达减少
虽然已有报道阻断自噬也会影响神经元的糖酵解，但实验结果表明L2A和ATG7敲除对糖酵解特性的影响不同。
上述结果表明，CMA缺陷神经元转化为蛋白质组中的不溶性蛋白质所导致的结果不同于巨噬细胞所导致的结果。基于以上研究，得出结论：直接阻断神经元的CMA后，不溶性蛋白的积聚和神经元功能的改变，可能增加神经退行性疾病的易感性，加速疾病进展。研究人员建立了hTauP301L过表达小鼠，结果显示其神经细胞的CMA活性下降，CMA斑点数量明显减少(图8A)。
研究人员还建立了P301S tau转基因小鼠，其中(AR7的衍生物)用于在体外激活CMA，而不影响巨噬细胞(图8B)。在体内，施用使原始杂乱的PS19小鼠正常化(图8C)，并显著减少了海马、杏仁核和梨状皮质中含有致病性tau构象的神经元的数量(图8D)。
图8。8的化学活化。CMA改善了hTauP301L和PS19小鼠的神经病理学特征。
A.htaup301l小鼠神经元的CMA染色：b .激活CMA体外；c . p301s tau小鼠的行为测试；d .海马的免疫组织化学染色
结论：本文充分证明了分子伴侣自噬(CMA)在调节神经细胞稳态中的重要作用。
研究人员已经证明，在全身和神经元特异性CMA阻断的小鼠模型中，神经元中CMA的缺乏会导致蛋白质的毒性和神经元的功能障碍。CMA的缺失也可以将KFERQ样基序的蛋白转化为易聚集成不溶性蛋白。
神经元特异性CMA和ATG7缺失的小鼠模型证明，CMA和巨噬细胞在调节神经元蛋白质稳态方面不同于神经变性的亚蛋白组。