Study of the involvement of Yip proteins, Yop1 and Yip3, in autophagy regulation

細胞自噬作用在真核細胞中扮演著經由液泡/溶酶體分解大分子物質的角色。當細胞處於養分缺乏的環境時，細胞自噬活性會被誘發。首先在細胞質中產生雙層膜的自噬體構造包覆細胞質中的大分子物質，甚至整個胞器，接著自噬體的外層膜與液泡/溶酶體進行融合後，將自噬體的內層膜與內容物分解成為胺基酸並送回細胞質予以細胞進行下一步的合成與利用。另外，酵母菌在養分充足的環境下，則會進行細胞質至液泡傳遞途徑，此為專一性的細胞自噬運送過程，主要負責液泡水解酵素前驅物的傳遞。真核生物中，Rab蛋白調控膜狀胞器間運輸小泡的傳遞。GDI蛋白（GDP dissociation inhibitor）可使Rab 分子游離至細胞質中而抑制其活性；GDF蛋白（GDI displacement factor）則可幫助Rab 分子與GDI分離而回到膜上執行功能。此外，膜狀胞器中尚有許多穿膜蛋白可與烯化的Rab 分子結合，其成員包括Yip1、 Yop1/Yip2、 Yip3、 Yip4、 Yip5和Yif1，統稱為Yip蛋白。Yip3已知位在高基氏體和內膜體，雖然可非專一性的與多種Rab 分子進行結合，但是只對內膜體的Rab 分子具有GDF的活性。Yop1則位在內質網上，近來研究指出，Yop1與Rtn1這一類穿膜蛋白參與調控高曲度的管狀內質網結構之生成與維持。本研究中發現，yip3突變細胞具有細胞自噬缺陷，並且在養分缺乏的環境下，細胞的存活率也略微下降；而單獨yop1基因突變則使細胞自噬活性稍微提高。推測Yip3與Yop1在細胞中可能經由調節Rab 分子的活性，進一步影響細胞自噬的進行。另外，細胞同時帶有rtn1及yop1突變基因時，其細胞自噬進行較慢，可能是因為內質網結構被破壞而影響運輸小泡的產生，進而抑制細胞自噬的進行。中文摘要................................................... ibstract.................................................. ii謝..................................................... iii錄...................................................... iv、前言................................................... 1一、細胞自噬概論.......................................... 1二、選擇性的細胞自噬...................................... 3三、Yip蛋白的概論..........................................4四、內質網的型態與組成.....................................7五、細胞自噬中雙層膜的來源................................10、材料與方法.............................................12一. 菌種、培養基與緩衝液 ( Strains, media and buffer）....12二. 質體的構築（Plasmid constuctions）....................13 三.母菌雙雜交實驗（The yeast two-hybrid analysis）........14四. 免疫轉漬分析法 （Immunoblot analysis）................15五. ALP活性分析（Alkaline phosphatease（ALP）assay）......15六. 細胞存活曲線（Survival curve）........................16七. 螢光顯微鏡（Fluorescence microscopy）.................16八. 蛋白質共沈澱實驗（Protein A Pull-down experiment）....16九. 流式細胞儀（Flow cytometry）..........................17、結果...................................................18一、去除或大量表現Yop1不會使細胞生長或細胞型態發生改變....18二、Yop1的表現量對細胞自噬途徑產生影響，但不影響細胞質至液泡 傳遞途徑..............................................19三、酵母菌雙雜交實驗顯示Yop1蛋白可與Atg9蛋白進行結合......22四、Yop1表現量的多寡不影響Atg9的分佈以及磷酸化............24五、經過長時間飢餓處理可使得細胞自噬分解內質網............25六、Yop1、Rtn1以及Yip3之間可能形成一複合體................27七、yip3△突變菌株呈現細胞自噬缺陷，但不影響細胞質至液泡傳遞 途徑..................................................28八. Yip3蛋白參與細胞自噬途徑..............................30、討論...................................................32、參考文獻...............................................38、圖表...................................................5