Autofagie -kenmerken, typen, functies, studies

De Autofagie Het is een intracellulair afbraaksysteem dat op een bewaarde manier voorkomt in de lysosomen van alle eukaryotische cellen (en de vacuolen van gisten). Het woord wordt in het algemeen gebruikt om te verwijzen naar de afbraak van cytosolcomponenten of de "delen" van de cel die "verouderd" zijn of die zijn gestopt met goed werken.

De term autofagie werd bedacht in 1963 aan de Rockefeller University door Duve, die ook de cel -endocytose -processen heeft waargenomen en beschreven. Letterlijk betekent het woord autofagie "zichzelf consumeren", hoewel sommige auteurs het beschrijven als een "autakannibalisme".

Grafische weergave van macroautofaag en microanofagie (Bron: Cheung en IP [CC door 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/door/3.0)] via Wikimedia Commons)

Dit systeem verschilt van afbraak-gemedieerde afbraak.

Ondanks deze niet -selectieve fagocytose heeft ander onderzoek aangetoond dat autofagie talloze fysiologische en pathologische implicaties heeft. Omdat het wordt geactiveerd tijdens perioden van aanpassing aan honger, tijdens de ontwikkeling, voor de eliminatie van binnenvallende micro -organismen, tijdens geprogrammeerde celdood, voor de eliminatie van tumoren, de presentatie van antigenen, enz.

[TOC]

Kenmerken

Autofagie, zoals vermeld, is een proces gemedieerd door een cytoplasmatisch organel dat bekend staat als het lysosoom.

Het "autofagie" -proces begint met de inkapseling van het organel dat zal worden afgebroken door een dubbel membraan, waardoor een membranous lichaam wordt gebeld als autofagosoom. Het autofagosoommembraan smelt later met het lysosomale membraan of met een late endosoom.

Elk van deze stappen tussen ontvoering, afbraak en bevrijding van aminozuren of andere componenten voor recyclingoefeningen verschillende functies in verschillende cellulaire contexten, waardoor autofagie een zeer multifunctioneel systeem is.

Autofagie is een redelijk gecontroleerd proces, omdat alleen gemarkeerde celcomponenten worden gericht op dit afbraakpad en markering in het algemeen plaatsvindt tijdens cel -remodelleringsprocessen.

Wanneer bijvoorbeeld een levercel een ontgiftingsrespons vaststelt in reactie op vetoplosbare geneesmiddelen, prolifereert het gladde endoplasmatisch reticulum aanzienlijk en wanneer de stimulus gegenereerd door het geneesmiddel afneemt, wordt overtollig gladde endoplasmatisch reticulum uit cytosolische ruimte verwijderd door autofagie.

Autofagie -inductie

Een van de gebeurtenissen die meestal autofagische processen veroorzaakt, is honger.

Kan u van dienst zijn: exocytose: proces, typen, functies en voorbeelden

Afhankelijk van het organisme dat wordt overwogen, kunnen verschillende soorten essentiële voedingsstoffen dit "recycling" -systeem activeren. In gisten bijvoorbeeld, hoewel het gebrek aan koolstof van bepaalde aminozuren en nucleïnezuren autofagie kan induceren, is het gebrek aan stikstof de meest efficiënte stimulus, die ook geldig is voor plantencellen.

Hoewel het niet volledig is begrepen, hebben de cellen speciale "sensoren" om te bepalen wanneer een essentiële voedingsstof of aminozuur zich in zeer lage omstandigheden bevindt, en dus het gehele recyclingproces door de lysosomen te activeren.

Bij zoogdieren nemen sommige hormonen deel aan de regulatie (positief of negatief) van autofagie in cellen die behoren tot bepaalde organen, zoals insuline, sommige groeifactoren of interleukines, enz.

Jongens

Er zijn drie hoofdtypen autofagie bij eukaryoten: macroautofagie, microanofagie en autofagie gemedieerd door chaperones. Tenzij gespecificeerd, verwijst de term autofagie naar macroautofaag.

Hoewel de drie soorten autofagie morfologisch verschillend zijn, eindigen ze allemaal in het transport van stoffen naar lysosomen voor hun afbraak en recycling.

Macroautofaag

Dit is een soort autofagie dat afhankelijk is van training van novo van fagocytische blaasjes bekend als autofagosomen. De vorming van deze blaasjes is onafhankelijk van de vorming van "dooiers" van membraan, omdat ze worden gevormd door expansie.

In gisten begint de vorming van autofagosomen op een bepaalde plaats die bekend staat als de PAS, terwijl in zoogdieren veel verschillende plaatsen van cytosol optreden, waarschijnlijk gekoppeld aan het endoplasmatisch reticulum door structuren die bekend staan ​​als "omegasomen".

De grootte van de autofagosomen is zeer variabel en hangt af van het organisme en het type of organulummolecuul dat fagocyt is. Kan variëren van 0.4-0.9 μm in diameter in gisten tot 0.5-1.5 μm bij zoogdieren.

Wanneer autofagosoom en lysosoom membranen mel. Deze organel staat dan bekend als autolisosoom.

Voor sommige auteurs kan macroautofaag op zijn beurt worden gesubclassificeerd in geïnduceerde autofagie en basale autofagie. Geïnduceerde macroautofaag wordt gebruikt om aminozuren te produceren na een langdurige periode van honger.

Basale macroautofaag.

Kan u van dienst zijn: lipide vlotten: kenmerken, typen, functies

Microanofagie

Dit type autofagie verwijst naar het proces waarin het cytoplasmatische gehalte wordt geïntroduceerd in het lysosoom door invaginaties die plaatsvinden in het membraan van genoemde organel.

Eenmaal geïntroduceerd in het lysosoom, drijven de blaasjes geproduceerd door deze invaginaties vrij in het lumen totdat ze worden vermeld en hun inhoud wordt vrijgegeven en afgebroken door specifieke enzymen.

Selfofagie gemedieerd door chaperone

Dit type autofagie is alleen gemeld voor zoogdiercellen. In tegenstelling tot macroautofagie en microanofagie, waar sommige cytosolische porties niet -specifiek fagocythe zijn.

Sommige onderzoekers hebben vastgesteld dat dit pentapéptide -motief gerelateerd is aan de KFERQ -sequentie en dat het zich in meer dan 30% van de cytosolische eiwitten bevindt.

Het wordt "chaperonas gemedieerd" genoemd, omdat chaperone -eiwitten verantwoordelijk zijn voor het handhaven van deze reden die behouden is om hun herkenning te vergemakkelijken en het vouwen van het eiwit erop te voorkomen.

Eiwitten met dit label worden getransloceerd naar het lysosomale lumen en er zijn afgebroken. Veel van de afbraaksubstraten zijn glycolytische enzymen, transcriptiefactoren en hun remmers, calciumuni -eiwitten of lipiden, proteosoomsubeenheden en sommige eiwitten die betrokken zijn bij vesiculair verkeer.

Evenals de andere twee soorten autofagie, door chaperon gemedieerde autofagie.

Functie

Een van de belangrijkste functies van de autofaag.

Dankzij de observatie van elektronische microfotografieën van lysosomen in zoogdiercellen is de aanwezigheid van peroxisomen en mitochondriën hierin gedetecteerd.

In een levercel is bijvoorbeeld de gemiddelde levensduur van een mitochondriën 10 dagen, waarna deze organel wordt gefagocyseerd door de lysosomen, waar deze wordt afgebroken en zijn componenten worden gerecycled voor verschillende metabolische doeleinden.

Onder lage concentratie van voedingsstoffen kunnen cellen de vorming van autofagosomen activeren om cytosolgedeelten selectief vast te leggen, evenals gedigereerde metabolieten in deze autofagosomen kunnen cellen helpen overleven wanneer externe omstandigheden beperken vanuit het punt van voedingsbeeld.

Kan u van dienst zijn: erytropoëse: fasen en de kenmerken ervan, regulering, stimulerende middelen

Functies in gezondheid en ontwikkeling

Autofagie heeft belangrijke functies in celherstructurering in het differentiatieproces, omdat het deelneemt aan het weggooien van cytosolische porties die niet op specifieke tijden vereist zijn.

Het heeft ook belangrijke implicaties in de celgezondheid, omdat het deel uitmaakt van de afweermechanismen tegen virussen en binnenvallende bacteriën.

Yoshinori Ohsumi Studies

Yoshinori Ohsumi, een Japanse onderzoeker in 2016 met de Nobelprijs voor fysiologie en geneeskunde, beschreef de moleculaire mechanismen van zelfverdediging in gisten terwijl de metabole bestemming van veel eiwitten en vacuolen van deze eencellige organismen bestudeerde.

In zijn werken identificeerde OHSUMI niet alleen de eiwitten en routes die bij het proces betrokken zijn, maar demonstreerde ook hoe de autofagieroute wordt gereguleerd dankzij de werking van eiwitten die in staat zijn om verschillende metabole toestanden te 'censureren'.

Zijn werk begon met precieze microscopische waarnemingen tijdens intense afbraakgebeurtenissen. Vacuola's worden beschouwd als de opslagplaatsen van "afval" en celafval van gisten.

Door gisten te observeren met defecte mutante genotypen voor verschillende of hypothetisch gerelateerde genen gerelateerd aan autofagie (bekend als genen ATG), Deze onderzoeker en zijn medewerkers slaagden erin het autofagische gistsysteem op genetisch niveau te beschrijven.

Vervolgens bepaalde deze groep onderzoekers de belangrijkste genetische kenmerken van de eiwitten die door deze genen werden gecodeerd en heeft deze belangrijke bijdragen geleverd over hun interactie en de vorming van de complexen die verantwoordelijk zijn voor het begin en de uitvoering van het zelffase in gisten.

Dankzij de werken van Yoshinori Ohsumi begrijpen we vandaag de moleculaire aspecten van autofagie beter, evenals de belangrijke implicaties ervan bij de juiste werking van de cellen en organen die ons vormen.

Referenties

1. Alberts, B., Johnson, a., Lewis, J., Morgan, D., Raff, m., Roberts, K., & Walter, p. (2015). Biologie van de celmoleculair (6e ed.)). New York: Garland Science.
2. Klionsky, D. J., & Emr, s. D. (2000). Autofagie als een gereguleerde route van cellulaire afbraak. Wetenschap, 290, 1717-1721.
3. Mizushima, n. (2007). Autofagie: proces en functie. Genen en ontwikkeling, eenentwintig, 2861-2873.
4. Mizushima, Noboru en Komatsu, m. (2011). Highway: vernieuwing van cellen en weefsels. Cel, 147, 728-741.
5. Rabinowitz, J. D., & Wit, en. (2010). Autofagie en metabolisme. Wetenschap, 330, 1344-1348.