自噬，字面意思是“自我吞噬”，是一种细胞清理过程，可以维持我们身体的良好秩序，但过度的自噬可能会适得其反。

现在，魏茨曼科学研究所的研究人员发现了一种饮食控制装置——它可以防止自噬机制的口部张得太大，从而阻止它吃掉眼前的一切。这项研究发表在《发育细胞》杂志上上。

“我们发现的机制使自噬能够吞噬所需数量的受损物质，但不会更多，”魏茨曼大学生物分子科学系研究团队负责人ZvulunElazar教授说。

自噬的专长是去除大型结构，例如受损的蛋白质聚集体或细胞器碎片。在饥饿等极端情况下，它可以降解随机细胞物质的碎片，为细胞提供必要的构件，以正确维持其正在进行的生命过程。

由于自噬对许多身体系统至关重要，尤其是对维持不再分裂的长寿细胞(如神经元)至关重要，因此这种细胞内务管理的缺陷会导致多种疾病。已知自噬缺陷会导致帕金森病和其他神经退行性疾病中的神经元死亡。

随着年龄增长，自噬功能下降也被认为会增加罹患癌症等疾病的风险。更好地了解调节自噬的机制可能有助于开发新疗法，但仅仅增强自噬可能并不总是最好的解决方案。

“例如，在癌症中，自噬是一把双刃剑，”埃拉扎尔解释道。“自噬不足会导致自由基的积累，从而导致癌症，但癌性肿瘤却依赖自噬才能存活。”

埃拉扎尔实验室的新研究由博士生奥伦·沙茨(OrenShatz)领导，旨在确定人体如何调节自噬。由于细胞的需求不断变化，自噬机制(一种称为自噬体的细胞器)每次都是从头开始构建的，一旦完成任务就会分解。

自噬体前体结构的膜称为吞噬细胞，它吞噬要去除的物质，并将其运送到“垃圾场”——溶酶体，在那里进行降解。

有些吞噬细胞会无选择性地吞噬任何挡路的东西。而有些吞噬细胞的进食则具有高度选择性，在这种情况下，它们需要蛋白质的帮助，这些蛋白质会用勺子喂食它们，引导特定的结构进入它们的嘴里。

到目前为止，人们普遍接受的观点是，在这两种情况下，吞噬泡的嘴都会张到最大，吞噬任何需要吃的东西。魏兹曼对酵母进行的研究结果表明，这种观点与普通自噬体真正的进食习惯完全不符。

“我们发现了一种控制吞噬细胞口张开的机制，”Shatz说。“这在非选择性自噬的情况下尤其重要，因为非选择性自噬具有潜在的危险性，因为它可能会错误地从内部吞噬整个细胞。”

新发现的机制确保在非选择性自噬中，自噬体不能张开大嘴吞噬其路径上的所有物质。相反，当膜开始构建时，其开口的大小是有限的，从而限制了可以吞噬的东西，即使膜本身继续生长，膨胀直到捕获足够的物质以供清除。

因此，与传统观点相反，吞噬细胞的形状并不像茶杯(即，其口部占据了整个周长)，而更像双耳瓶，这种形状在古希腊花瓶中最为常见，具有狭窄的颈状边缘。

无论“花瓶”有多大，开口永远是狭窄的，直到自噬体完成任务并再次分解。换句话说，自噬体不是一个贪吃的食客，而是一个精致的食客，“食物”通过扩散进入。

研究人员进一步表明，即使在选择性自噬中，通过挑选出危险物质的蛋白质确保格外谨慎，吞噬泡也不会不受控制地张开嘴巴。开口的大小受相同机制调节，尽管开口最终比非选择性过程更宽。

最终，在两种类型的自噬中，无论是选择性的还是非选择性的，一旦细胞器吃饱了，这种机制就会被拆除，从而开口可以关闭，密封膜并允许吞咽的物质在里面消化。

随后，Shatz及其同事揭示了这一控制机制的分子细节。它涉及两个主要的蛋白质复合物：一个叫Atg24-Atg20，它使开口变大;另一个叫Atg2-Atg18，它使开口变紧。

研究发现，这两种复合物的活性是通过与PI3P(一种公认的自噬信号化学物质)的相互作用来协调的：这两种复合物竞争与作为粘合垫的PI3P分子结合。

在确定了这些主要参与者之后，科学家们表明他们可以操纵它们以根据需要扩大或缩小吞噬泡开口的尺寸。

这些发现得益于研究过程中取得的一系列先进进展。特别是，Shatz开发了增强Atg24-Atg20复合物活性并降低Atg2-Atg18复合物活性的方法，而不是像分子细胞生物学中常见的那样过度表达或完全敲除它们的基因。

此外，他和他的同事还开发了一种创新方法，可以在同一实验中用不同的颜色标记几种蛋白质。

这项研究的发现有助于深入了解自噬，未来可能为医学应用开辟道路。“如果你想修理汽车，你需要知道它的零件以及它们的具体功能，”埃拉扎尔说。“同样，我们需要详细了解自噬机制，以便有一天能够将它们调整到我们体内合适的水平。”