2016年诺贝尔奖得主Yoshinori Ohsumi的自噬研究情怀

北京时间10月3日下午17：30，2016年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，来自东京工业大学的研究者Yoshinori Ohsumi(大隅良典)因发现自噬（autophagy）的机制而获得此奖。

Yoshinori Ohsumi的研究发现开启了科学家揭示细胞循环自身内容物的新纪元，他的研究发现为理解许多机体生理学过程中自体吞噬奠定了坚实的基础，比如机体如何适应饥饿或者如何对感染产生反应等，自体吞噬基因的突变会引发多种疾病发生，而且自体吞噬的过程还参与了多种疾病的发生，包括癌症和神经变性疾病等。

在这里，生物谷小编向读者推荐几年前Journal of Cell Biology期刊对Yoshinori Ohsumi的采访，在这次采访中，他介绍了自己的早期研究生涯，尤其是在早期，他多次更换自己的研究课题，最终发现酵母液泡中发生的自噬过程。在该采访中，他多次谦虚地声称自己没有太强的竞争力，所以选择当时冷门的课题去从事研究，而没有去选择当时比较热门的研究领域。他建议如今的年轻科学家不要过于追求比较稳定的工作，或者仅仅为了容易发表文章而去选择比较流行的研究领域开展工作，要有冒险精神。此外，他也介绍了他的研究经历，尤其是发现自噬过程的艰难历程。

小编看完这篇采访后，感触很多，现在我们看到的是Yoshinori Ohsumi获得诺贝尔奖的荣耀，但却不知他成功的路上遇到过多少荆棘，特别是如何克服种种苦难取得如此重大的研究突破，这才是每个科研人员应该学习的，也是成功最关键的步骤。基于此，谷君特地对这篇采访稿进行全文编译，以飨读者。

自噬是细胞组分被捕获到被称作自噬体（autophagosome）的细胞器中，然后被带到溶酶体或液泡中进行降解和作为其他用途进行循环利用。它经常在饥饿期间发生作用，从而允许细胞在营养匮乏时期存活下来。

在二战后的日本长大的大隅良典（Yoshinori Ohsumi）在贫困中存活下来，努力建立他自己的独立研究轨迹。虽然困难重重，不过，他坚持不懈，接着便在自噬领域作出关键性的早期发现[1, 2]。在他的研究中，他鉴定出参与自噬过程的大多数蛋白和通路[3]，并且证实它们如何受到检测细胞代谢状态的蛋白的调节[4]，并且开始描画酵母中自噬体形成的机制细节[5, 6]。尽管他取得如此多的成功，但是他依然对我们的采访请求感到吃惊，不过还是愉快地与我们谈论起他在日本东京工业大学（Tokyo Institute of Technology）任职时的研究工作。

早期转变

你如何决定进入你的研究生涯？

我很可能受到我父亲的影响，他是日本九州大学的一名工程教授。在我成长时，我对学术生活非常熟悉。尽管我的父亲在一种非常偏向工业的领域工作，但是我对自然科学更加感兴趣。在高中，我对化学感兴趣，因此我进入东京大学学习化学。我很快发现化学并不是如此吸引我，这是因为这个领域已经取得长期的进展。但是我认为，我非常幸运，这是因为在二十世纪六十年代早期是分子生物学的黄金时代。我想要从事这方面的研究。

在当时的日本，并没有非常多的分子生物学实验室。我以研究生的身份加入Kazutomo Imahori博士实验室，研究大肠杆菌中的蛋白合成。不幸的是，我在我的研究中并没有获得非常好的结果，而且当我完成我的研究生研究时，我发现在日本很难找到一份好的职位。因此，在Imahori博士的建议下，我在位于美国纽约的洛克菲勒大学的Gerald Edelman博士那里从事博士后研究。

在那里你研究什么？

那是我的生命中最困难的时光。作为一名研究生，我研究的是大肠杆菌，但是在Edelman博士实验室里，我转换到研究哺乳动物细胞和发育生物学。我要建立一种用于小鼠体外受精研究的系统，但是我对早期胚胎学知之甚少，而且我仅有非常少的卵子来开展研究。我感到非常沮丧。在一年半之后，Mike Jazwinski加入Edelman博士实验室，我决定与他一起研究酵母中的DNA复制。这对我而言是另一次非常大的跳跃，但是这也是我首次接触酵母细胞，这也是我从那时到现在都在研究的对象。

最终，我在东京大学Yasuhiro Anraku实验室获得助理教授的职位，因而能够返回日本。

首次取得进展

你何时首次开始研究酵母液泡？

在那时，很多人正在研究质膜中的离子和小分子转运，但是很少有人开始研究其他细胞器膜中的转运。液泡被认为是细胞中的垃圾桶，并没有很多人对它的生理学感兴趣，因此我认为研究液泡中的转运将是不错的选择，这是因为我不会遇到太多的竞争。我选择研究液泡生理学的另一个原因是当我还在Edelman博士实验室时，我们曾尝试过分离酵母细胞的细胞核，在这个过程中，我们发现获得纯的液泡是比较容易的。利用这些制备的液泡，我能够在液泡膜上发现很多主动转运系统，包括将质子泵进液泡中的液泡型ATP合成酶（vacuolar-type ATPase）。因此，我获得一点成功，并且最终我获得自己的实验室。但是那时，我已43岁了。我并不会说那时我拥有一个非常成功的研究生涯；我遇到很多困难，但是主要是我自己导致这些困难的。

我想要研究一个不同于我在Anraku博士实验室开展的研究内容的课题，因此我决定研究酵母液泡的裂解功能。在那时，人们对液泡中什么东西发生降解和如何发生知之甚少。

我有一个非常简单的想法：在光学显微镜下能够检测到液泡，而且它已经被认为是细胞中的垃圾桶，在那里蛋白降解会发生。因此，我认为正在经历大量降解的细胞中，观察到它的液泡发生形态变化将是比较容易的。细胞分化过程需要大量的蛋白降解，因此，我研究液泡蛋白酶缺陷的酵母细胞突变体---在氮缺乏的条件下，这些突变体不能够像正常的细胞那样形成孢子---来看看我是否能够观察到液泡结构发生任何改变。

我想说的一件事情就是我喜欢在显微镜下观察细胞，显微镜能够告诉我们关于每个细胞的一些非常重要的信息，特别是关于液泡，这是因为非常容易观察到它。因此，我在显微镜下观察这些突变体，在遭遇30分钟饥饿后，我观察到很多小囊泡出现，并且堆积在液泡中。我也认识一名友好的电子显微镜专家，并且幸运地观察到自噬体形成和液泡融合。这是我研究酵母自噬的起点。

接下来的计划

你也描述了很多参与自噬的基因---

在1991年，我的首批两名研究生中的一名---一位不错的学生---开展一项非常费时费力的筛选，并且在显微镜下观察单个突变体。利用这种方法，她发现首个自噬缺陷性的突变体，当时我们称之为apg1-1，如今被称为atg1。我期待我们能够利用这种筛选方法发现更多的自噬基因，这是因为自噬是一种非常复杂的现象，而且确实，我以这种方式发现了14种atg突变体。

当我们开始对ATG基因进行遗传分析时，我有一家非常小的实验室，仅有3个人。我害怕完成我们的分析将耗费非常长的时间，不过在那个时候，酵母基因组序列已被公布，因此我们能够非常快地克隆很多这样的基因。但是除了编码一种蛋白激酶的ATG1基因之外，所有的其他ATG基因都是新的基因；它们的氨基酸序列并没有告诉我们太多它们发挥的功能。

当医学博士Noboru Mizushima以博士后的身份加入我的实验室时，他便取得一项突破性进展。他证实Atg12是一种类似泛素的蛋白，与Atg5偶联在一起。Atg7是一种E1酶，而Atg10是一种E2酶，因此我们意识到我们几乎揭示了这整个通路。我们在未受到任何严重的反对的情形下在Nature期刊上发表这一结果，而且这也是我的实验室取得的首个重大成就。还存在另外一条类似的通路，它让另一种泛素类似的蛋白Atg8结合到磷酯酰乙醇胺上。“我没有太强的竞争性，因此我总是寻找新的课题进行研究，即便它并不是非常流行。”

如今，我们对单个Atg蛋白发挥的功能有了更好的理解，但是我们仍然并不理解它们如何促进自噬体形成。我们想要理解新的自噬体膜如何出现、它如何延长和它如何封闭而变成自噬体。我们也正在努力分析Atg蛋白的结构生物学特征和理解它们彼此如何相互作用而形成复合体。这些复合体的存在是非常短暂的，因此研究它们比较难。这些就是我们如今正在努力解决的问题。

正如你在你的研究生涯早期所做的那样，你对正在努力的科学家们有一些建议吗？

不幸的是，在如今，至少在日本，年轻的科学家们更想要获得一份稳定的工作，因此他们害怕冒险。大多数人决定在非常流行的领域开展研究，这是因为他们认为这是发表论文的最容易的方法。 但是我刚好完全相反。我没有非常强的竞争性，因此我总是选择一个新的课题开展研究，即便它并不是很流行。如果你从某种基础性的新的观察结果开始研究，那么你将有很多东西需要研究。（生物谷 Bioon.com）

参考资料

1. Autophagy in yeast demonstrated with proteinase-deficient mutants and conditions for its induction
Journal of Cell Biology, doi:10.1083/jcb.119.2.301

2. Ultrastructural analysis of the autophagic process in yeast: detection of autophagosomes and their characterization
Journal of Cell Biology, doi:10.1083/jcb.124.6.903

3. Isolation and characterization of autophagy-defective mutants of Saccharomyces cerevisiae
FEBS Letters, doi:10.1016/0014-5793(93)80398-E

4. Tor, a Phosphatidylinositol Kinase Homologue, Controls Autophagy in Yeast
Journal of Biological Chemistry, doi:10.1074/jbc.273.7.3963

5. A protein conjugation system essential for autophagy
Nature, doi:10.1038/26506

6. Atg4 recycles inappropriately lipidated Atg8 to promote autophagosome biogenesis
Autophagy, doi:10.4161/auto.8.2.18373

7. Yoshinori Ohsumi: Autophagy from beginning to end
Journal of Cell Biology, doi:10.1083/jcb.1972pi

8. 2016年诺贝尔生理学或医学奖深度解读

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会议时间：2016.12.09-12.10     会议地点：上海

会议详情：http://www.bioon.com/z/2016autophagy/Introduction.shtml