Autofagiegenskaper, typer, funksjoner, studier

De Autofagi Det er et intracellulært nedbrytningssystem som oppstår på en bevart måte i lysosomene til alle eukaryote celler (og gjærene til gjær). Ordet brukes vanligvis til å referere til nedbrytningen av cytosolkomponenter eller "delene" av cellen som er "foreldet" eller som har sluttet å fungere ordentlig.

Begrepet autofagi ble myntet i 1963 ved Rockefeller University av Duve, som også observerte og beskrev celleendocytoseprosessene. Bokstavelig talt betyr ordet autofagi "å konsumere seg", selv om noen forfattere beskriver det som en "bilnibalisme".

Grafisk representasjon av makroautofag og mikroanofagi (kilde: Cheung og IP [CC av 3.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/av/3.0)] via Wikimedia Commons)

Dette systemet skiller seg fra nedbrytningsmediert nedbrytning.

Til tross for denne ikke -selektive fagocytose, har forskjellig forskning vist at autofagi har mange fysiologiske og patologiske implikasjoner. Siden den aktiveres i perioder med tilpasning til sult, under utvikling, for eliminering av invaderende mikroorganismer, under programmert celledød, for eliminering av svulster, presentasjon av antigener osv.

[TOC]

Kjennetegn

Autofagi er som nevnt en prosess mediert av en cytoplasmatisk organell kjent som lysosomet.

"Autofagi" -prosessen begynner med innkapslingen av organellen som vil bli nedbrutt av en dobbel membran, og danner en membranøs kropp kjent som autofagosom. Autofagosommembranen smelter senere med den lysosomale membranen eller med et sent endosom.

Hvert av disse trinnene mellom kidnapping, nedbrytning og frigjøring av aminosyrer eller andre komponenter for resirkuleringsøvelser forskjellige funksjoner i forskjellige cellulære sammenhenger, noe som gjør autofagi til et svært multifunksjonelt system.

Autofagi er en ganske kontrollert prosess, siden bare markerte cellekomponenter er rettet mot denne nedbrytningsveien og markering skjer generelt under celleoppussingsprosesser.

For eksempel, når en levercelle etablerer en avgiftningsrespons som respons på fettoppløselige medisiner, spredes dens glatte endoplasmatiske retikulum betydelig, og når stimulansen genereres av medikamentet, reduseres overflødig glatt endoplasmatisk retikulum fra cytosolisk rom ved autofagi.

Autofagi induksjon

En av hendelsene som oftest utløser autofagiske prosesser er sult.

Kan tjene deg: eksocytose: prosess, typer, funksjoner og eksempler

Avhengig av organismen som blir vurdert, kan forskjellige typer essensielle næringsstoffer utløse dette "resirkulering" -systemet. I gjær, for eksempel, selv om mangelen på karbon av visse aminosyrer og nukleinsyrer kan indusere autofagi, er mangelen på nitrogen den mest effektive stimulansen, som også er gyldig for planteceller.

Selv om det ikke har blitt fullstendig forstått, har cellene spesielle "sensorer" for å bestemme når et essensielt næringsstoff eller aminosyre er under veldig lave forhold, og dermed utløse hele resirkuleringsprosessen gjennom lysosomene.

Hos pattedyr deltar noen hormoner i reguleringen (positiv eller negativ) av autofagi i celler som tilhører visse organer, for eksempel insulin, noen vekstfaktorer eller interleukiner, etc.

Folkens

Det er tre hovedtyper av autofagi blant eukaryoter: makroautofagi, mikroanofagi og autofagi mediert av chaperones. Med mindre spesifisert, refererer begrepet autofagi til makroautofag.

Selv om de tre typene autofagi er morfologisk forskjellige, ender alle i transport av stoffer til lysosomer for deres nedbrytning og resirkulering.

Makroautofage

Dette er en type autofagi som avhenger av trening av novo av fagocytiske vesikler kjent som autofagosomer. Dannelsen av disse vesiklene er uavhengig av dannelsen av "eggeplommer" av membranen, da de dannes ved utvidelse.

I gjær begynner dannelsen av autofagosomer på et bestemt sted kjent som PAS, mens i pattedyr forekommer mange forskjellige cytosolsteder, sannsynligvis knyttet til endoplasmatisk retikulum gjennom strukturer kjent som "Omegasomas" ".

Størrelsen på autofagosomene er veldig variabel og avhenger av organismen og typen eller organulummolekylet som er fagocytt. Kan variere fra 0.4-0.9 μm i diameter i gjær opp til 0.5-1.5 μm hos pattedyr.

Når autofagosom- og lysosommembraner mel. Denne organellen er da kjent som autolisosom.

For noen forfattere kan makroautofag underklassifiseres, på sin side, i indusert autofagi og basal autofagi. Indusert makroautofag brukes til å produsere aminosyrer etter en langvarig sultningsperiode.

Basal makroautofag.

Kan tjene deg: Lipidflåter: Kjennetegn, typer, funksjoner

Mikroanofagi

Denne typen autofagi refererer til prosessen der det cytoplasmatiske innholdet blir introdusert for lysosomet gjennom invaginasjoner som oppstår i membranen til nevnte organelle.

Når de er introdusert i lysosomet, flyter vesiklene produsert av disse invagasjonene fritt i lumen til de er oppført og innholdet deres blir frigjort og degradert av spesifikke enzymer.

Selvofagi formidlet av chaperone

Denne typen autofagi er bare rapportert for pattedyrceller. I motsetning til makroautofagi og mikroanofagi, hvor noen cytosoliske porsjoner er ikke -spesifikt fagocythe.

Noen forskere har bestemt at dette pentapéptidmotivet er relatert til KFERQ -sekvensen og at det er i mer enn 30% av cytosoliske proteiner.

Det kalles "chaperonas mediert" siden chaperonproteiner er ansvarlige for å opprettholde denne grunnen som er bevart for å lette deres gjenkjennelse og unngå bretting av proteinet på det.

Proteiner med denne etiketten blir translokert til lysosomal lumen, og det er degradert. Mange av nedbrytningssubstratene er glykolytiske enzymer, transkripsjonsfaktorer og deres hemmere, kalsiumunionsproteiner eller lipider, proteosomunderenheter og noen proteiner involvert med vesikulær trafikk.

I tillegg til de to andre typene autofagi, chaperon -mediert autofagi.

Funksjoner

En av hovedfunksjonene til autofagen.

Takket være observasjonen av elektroniske mikrofotografier av lysosomer i pattedyrceller, er tilstedeværelsen av peroksisomer og mitokondrier blitt påvist i disse.

I en levercelle, for eksempel, er den gjennomsnittlige levetiden for en mitokondrier 10 dager, hvoretter denne organellen er fagocytet av lysosomene, der den blir nedbrutt og dens komponenter blir resirkulert for forskjellige metabolske formål.

Under lav konsentrasjon av ernæringsmessige stoffer kan celler utløse dannelsen av autofagosomer for å "selektivt fange" cytosoldeler, samt fordøyede metabolitter i disse autofagosomene kan hjelpe celler til å overleve når ytre forhold er begrensende fra ernæringsmessig synspunkt.

Kan tjene deg: erytropoiesis: stadier og dens egenskaper, regulering, sentralstimulerende midler

Funksjoner innen helse og utvikling

Autofagi har viktige funksjoner i celleomstilling i prosessen med differensiering, siden den deltar i å kaste cytosoliske deler som ikke er nødvendige på bestemte tidspunkter.

Det har også viktige implikasjoner i cellehelsen, ettersom det er en del av forsvarsmekanismene mot virus og invaderende bakterier.

Yoshinori Ohsumi -studier

Yoshinori Ohsumi, en japansk forsker i 2016 med Nobelprisen i fysiologi og medisin, beskrev de molekylære mekanismene for selvforsvar i gjær mens de studerte den metabolske destinasjonen til mange proteiner og vakuoler i disse encellede organismer.

I sine verk identifiserte Ohsumi ikke bare proteiner og ruter som var involvert i prosessen, men demonstrerte også hvordan autofagi -ruten er regulert takket være handlingen av proteiner som er i stand til å "sensur" forskjellige metabolske tilstander.

Hans arbeid begynte med presise mikroskopiske observasjoner under intense nedbrytningshendelser. Vakuolas regnes som lagringsstedene for "søppel" og celleavfall fra gjær.

Ved å observere gjær med mangelfulle mutante genotyper for forskjellige eller hypotetisk relaterte gener relatert til autofagi (kjent som gener Atg) Denne forskeren og hans samarbeidspartnere klarte å beskrive det autofagiske gjærsystemet på genetisk nivå.

Deretter bestemte denne gruppen av forskere de viktigste genetiske egenskapene til proteinene som er kodet av disse genene og ga betydelige bidrag om deres interaksjon og dannelse av kompleksene som er ansvarlige for begynnelsen og utførelsen av selvfasen i gjær.

Takket være Yoshinori Ohsumis verk, forstår vi i dag de molekylære aspektene ved autofagi, så vel som dets viktige implikasjoner i riktig funksjon av cellene og organene som utgjør oss.

Referanser

1. Alberts, f., Johnson, a., Lewis, J., Morgan, d., Raff, m., Roberts, k., & Walter, P. (2015). Biologi av cellemolekylæren (6. utg.). New York: Garland Science.
2. Klionsky, d. J., & EMR, S. D. (2000). Autofagi som en regulert vei for cellulær nedbrytning. Vitenskap, 290, 1717-1721.
3. Mizushima, n. (2007). Autofagi: prosess og funksjon. Gener og utvikling, tjueen, 2861-2873.
4. Mizushima, Noboru, & Komatsu, m. (2011). Motorvei: Fornyelse av celler og vev. Celle, 147, 728-741.
5. Rabinowitz, J. D., & Hvit, og. (2010). Autofagi og metabolisme. Vitenskap, 330, 1344-1348.