Autofagozom je kulovitá struktura s dvouvrstvými membránami. Je to klíčová struktura makroautofagie , systém pro intracelulární degradaci cytoplazmatického obsahu (např. abnormální intracelulární proteiny, nadbytečné nebo poškozené organely, mikrobiální invaze). Po vytvoření dodávají autofagozomy cytoplazmatické složky do lysozomů . Vnější membrána autofagosomu se spojí s lysozomem a vytvoří autolysozom . Lysozomální hydrolázy ničí obsah autofagosomu a jeho vnitřní membránu. [jeden]
Tvorba autofagozomů je regulována geny dobře zachovanými od kvasinek po vyšší eukaryota. Názvosloví těchto genů se měnilo článek od článku, ale v posledních letech se zjednodušovalo. Genové rodiny dříve známé jako APG, AUT, CVT, GSA, PAZ a PDD jsou nyní sloučeny do rodiny ATG (související s AuTophaGy). [2]
Velikost autofagozomů se u savců a kvasinek liší . Autofagozomy kvasinek jsou asi 500-900 nm, zatímco savčí autofagozomy jsou větší (500-1500 nm). V některých příkladech buněk, jako jsou embryonální kmenové buňky , embryonální fibroblasty a hepatocyty , jsou autofagozomy viditelné pod světelnou mikroskopií a lze je vidět jako prstencové struktury. [3]
Počáteční fáze autofagozomální tvorby omegasomu na endoplazmatickém retikulu , následované prodlužováním struktur nazývaných fagofory. [čtyři]
Tvorba autofagozomů je řízena geny Atg prostřednictvím komplexů Atg12-Atg5 a LC3. Konjugát Atg12-Atg5 také interaguje s Atg16 za vzniku větších komplexů. Modifikace Atg5 pomocí Atg12 je nutná k prodloužení původní membrány. [5]
Po vytvoření kulovité struktury se komplex ATG12-ATG5:ATG16L1 disociuje z autofagosomu. LC3 je štěpen proteázou ATG4 za vzniku cytosolického LC3. Štěpení LC3 je nutné pro terminální fúzi autofagosomu s cílovou membránou. LC3 se běžně používá jako autofagozomový marker v imunocytochemii, protože je nedílnou součástí vezikuly a zůstává spojen až do poslední chvíle před jeho fúzí. Nejprve se autofagozomy spojí s endozomy nebo vezikuly endozomálního původu. Tyto struktury se nazývají amfizomy nebo intermediární autofagické vakuoly. [6] Tyto struktury však obsahují endocytární markery i malých lysozomálních proteinů, jako je katepsin D.
Proces je podobný u kvasinek, ale názvy genů se liší. Například LC3 u savců je Atg8 v kvasinkách a autofagozomy se tvoří z pre-autofagozomové struktury (PAS), která se liší od progenitorových struktur savčích buněk. Preautofagozomální struktura v kvasinkách je popsána jako komplex lokalizovaný v blízkosti vakuoly. Význam této lokalizace však není znám. Zralé kvasinkové autofagozomy fúzují přímo s vakuolami nebo lysozomy a netvoří amfizomy jako u savců. [7]
Další známé geny, jako je Atgl, Atg13 a Atg17, se také podílejí na zrání autofagozomů kvasinek. Atgl je kináza, jejíž aktivita je zvýšena po indukci autofagie. Atg13 reguluje Atg1 a společně tvoří komplex nazvaný Atg13:Atg1, který přijímá signály od mistra vnímání živin, Tor. Atg1 je také důležitý v pozdějších fázích tvorby autofagozomů. [osm]
V neuronech se autofagozomy generují na špičkách neuritů a dozrávají (okyselují se), když putují k tělu buňky podél axonu . [9] Tento axonální transport je narušen, pokud je vyčerpán buď huntingtin , nebo jeho interakční partner HAP1, který se lokalizuje společně s autofagozomy v neuronech. [deset]