Autofagie

Autofagie (z jiného řeckého αὐτός auto-  - sám a φαγεῖν  - „jíst“) je proces, při kterém jsou vnitřní složky buňky dodávány do jejích lysozomů nebo vakuol a jsou v nich degradovány [1] . Jde o přirozený, regulovaný mechanismus buňky, který analyzuje nepotřebné nebo nefunkční komponenty [2] . Při autofagickém typu buněčné smrti jsou všechny buněčné organely tráveny a zůstávají pouze buněčné zbytky, které jsou absorbovány makrofágy .

Typy a mechanismy autofagie

Nyní jsou rozpoznávány tři typy autofagie: mikroautofagie, makroautofagie a chaperonová autofagie.

Mikroautofagie

V mikroautofagii jsou makromolekuly a zbytky buněčné membrány jednoduše pohlceny lysozomem . Buňka tak může trávit bílkoviny při nedostatku energie nebo stavebního materiálu (například při hladovění). Ale procesy mikroautofagie probíhají také za normálních podmínek a jsou obecně nerozlišující. Někdy jsou organely také stráveny během mikroautofagie ; Mikroautofagie peroxisomů a parciální mikroautofagie jader byly popsány u kvasinek , ve kterých buňka zůstává životaschopná [3] .

Makroautofagie

V makroautofagii je oblast cytoplazmy (často obsahující některé organely) obklopena membránovým kompartmentem podobným cisterně endoplazmatického retikula. V důsledku toho je tato oblast oddělena od zbytku cytoplazmy dvěma membránami. Takové dvoumembránové organely obklopující odstraněné organely a cytoplazmu se nazývají autofagozomy . Autofagozomy se spojují s lysozomy za vzniku autofagolyzozomů , ve kterých jsou tráveny organely a zbytek obsahu autofagozomů . Makroautofagie je zřejmě také neselektivní, i když se často zdůrazňuje, že s její pomocí se buňka může zbavit „vypršelých“ organel (mitochondrie, ribozomy atd.).

Chaperone autofagie

Třetím typem autofagie je chaperon. Při této metodě dochází k řízenému transportu částečně denaturovaných proteinů z cytoplazmy přes membránu lysozomu do její dutiny, kde dochází k jejich trávení. Tento typ autofagie, popisovaný pouze u savců, je vyvolán stresem (např. půst nebo cvičení). Dochází k němu za účasti cytoplazmatických chaperonových proteinů rodiny hsp-70, pomocných proteinů a LAMP-2 , který slouží jako membránový receptor pro komplex chaperonu a proteinu, který má být transportován do lysozomu.

Regulace autofagie

Autofagie doprovází vitální aktivitu jakékoli normální buňky za normálních podmínek.

Hlavními podněty pro posílení autofagických procesů v buňkách mohou být:

• nutriční nedostatky
• přítomnost poškozených organel v cytoplazmě
• přítomnost částečně denaturovaných proteinů a jejich agregátů v cytoplazmě

Kromě hladovění může být autofagie vyvolána oxidativním nebo toxickým stresem. Genetické mechanismy regulující autofagii jsou v současnosti podrobně studovány u kvasinek . Tvorba autofagosomů tedy vyžaduje aktivitu četných proteinů rodiny Atg (proteiny související s autofagosomy). Homology těchto proteinů byly nalezeny u savců (včetně lidí) a rostlin.

Význam autofagie v normálních a patologických procesech

Autofagie je jedním ze způsobů, jak zbavit buňky nepotřebných organel, stejně jako tělo nepotřebných buněk. Autofagie je zvláště důležitá v procesu embryogeneze , během takzvané samoprogramované buněčné smrti. Tato varianta autofagie je nyní častěji označována jako apoptóza nezávislá na kaspáze . Pokud jsou tyto procesy porušeny a zničené buňky nejsou odstraněny, embryo se nejčastěji stává neživotaschopným.

Někdy může buňka díky autofagii nahradit nedostatek živin a energie a vrátit se do normálního života. Naopak v případě zintenzivnění autofagických procesů dochází k destrukci buněk a jejich místo v mnoha případech zaujímá pojivová tkáň . Takové poruchy jsou jednou z příčin rozvoje srdečního selhání . Poruchy v procesu autofagie mohou vést k zánětlivým procesům, pokud nejsou odstraněny části mrtvých buněk.

Autofagické poruchy hrají zvláště velkou (i když ne zcela objasněnou) roli ve vývoji myopatií a neurodegenerativních onemocnění . U Alzheimerovy choroby je tedy v procesech neuronů v postižených oblastech mozku pozorována akumulace nezralých autofagozomů, které nejsou transportovány do těla buňky a neslučují se s lysozomy. Mutantní huntingtin a alfa-synuklein  , proteiny, jejichž akumulace v neuronech způsobuje Huntingtonovu a Parkinsonovu chorobu ,  jsou vychytávány a tráveny během chaperonové autofagie a aktivace tohoto procesu zabraňuje tvorbě jejich agregátů v neuronech [4] .

Historie výzkumu

V roce 2016 byla ve Stockholmu za objev a studium mechanismů autofagie udělena japonskému vědci Yoshinori Ohsumi Nobelova cena za fyziologii a medicínu [5] .

Poznámky

1. ↑ Farrugia G, Balzan R. Oxidační stres a programovaná buněčná smrt u kvasinek (Front Oncol.). - 2012. - Vol. 2 , vydání. 64 . — doi : 10.3389/fonc.2012.00064 .
2. ↑ Klionsky DJ. "Autofagie znovu: rozhovor s Christianem de Duve" (Front Oncol.). - 2008. - Srpen. — S. 740–3 . - doi : 10.4161/auto.6398 .
3. ↑ Takahiro Shintani a Daniel J. Klionsky Autophagy in Health and Disease: A Double-Edged Sword/Science, 2004, Vol. 306, č.p. 5698, str. 990-995
4. ↑ Huang J, Klionsky DJ Autofagie a lidská nemoc. buněčného cyklu. 1. srpna 2007;6(15):1837-1849
5. ↑ Nobelova cena za fyziologii a medicínu 2016 . Nobelova nadace (3. října 2016). Získáno 4. října 2016. Archivováno z originálu 11. srpna 2018. (neurčitý)

Odkazy

• Prezentace o autofagii a degradaci proteinů
• Odpočinek, apoptóza nebo autofagie: jak se buňka rozhoduje

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Velká Katalánština Skvělý norský Velký sovět (1 ed.)