Autophagie und lysosomaler Abbau

Autophagie ist der regulierte Prozess, bei dem Zellen ihre eigenen Komponenten aufnehmen und zur Degradation an Lysosomen liefern, um Materialien zu recyceln und beschädigte Strukturen zu entfernen.

Definition

Autophagie ist der Prozess, bei dem eine Zelle Teile ihres eigenen Zytoplasmas oder ihrer Organellen in Membranen einschließt und diese zur Degradation an Lysosomen liefert; lysosomaler Abbau ist der Abbau von Makromolekülen durch die sauren Hydrolasen des Lysosoms.

Scope

Dieses Thema behandelt das Lysosom als Abbaukompartiment der Zelle, die Wege, über die Material dorthin gelangt, und den Autophagie-Signalweg, bei dem Autophagosomen Zytoplasma und Organellen einfangen, einschließlich der Rolle der Autophagie bei Nährstoffstress, Qualitätskontrolle und Homöostase.

Core questions

• Was ist das Lysosom und wie baut es Material ab?
• Wie bildet sich ein Autophagosom und wie fängt es Fracht ein?
• Wie wird Autophagie durch Hunger und Stress induziert?
• Wie trägt Autophagie zur Qualitätskontrolle und Homöostase bei?

Key theories

Lysosom als abbauendes Organell

de Duve identifizierte das Lysosom als ein membranumschlossenes Kompartiment saurer Hydrolasen, das Makromoleküle abbaut und somit das Ziel für autophagische und endozytische Fracht darstellt.

Genetische Grundlage der Autophagie

Konservierte Autophagie-Gene, die in Hefe definiert wurden, steuern die Bildung von Autophagosomen und deren Fusion mit dem Lysosom, wodurch die Autophagie als regulierter Signalweg etabliert wird.

Mechanisms

Lysosomen enthalten saure Hydrolasen, die Proteine, Lipide, Nukleinsäuren und Kohlenhydrate abbauen, die durch Endozytose oder Autophagie geliefert werden. Bei der Makroautophagie dehnt sich eine schalenförmige Membran aus, um Zytoplasma oder beschädigte Organellen einzuschließen, wodurch ein doppelmembraniges Autophagosom entsteht, das mit einem Lysosom fusioniert, sodass sein Inhalt abgebaut und die Produkte recycelt werden. Eine Reihe konservierter Autophagie-Proteine steuert die Initiation, das Membranwachstum und die Frachtselektion, und der Signalweg wird durch Nährstoffmangel und andere Stressfaktoren stark induziert.

Clinical relevance

Autophagie und lysosomaler Abbau liefern Nährstoffe bei Stress, entsorgen beschädigte Komponenten und erhalten die zelluläre Qualitätskontrolle, wodurch sie für die Zellhomöostase von zentraler Bedeutung sind. Die hier gegebene Behandlung ist deskriptiv und nicht präskriptiv.

History

de Duves Entdeckung des Lysosoms Mitte des 20. Jahrhunderts enthüllte das Abbaukompartiment der Zelle; Ohsumis genetische Analyse der Autophagie in Hefe in den 1990er Jahren definierte die Maschinerie und verwandelte die Autophagie in einen molekular verstandenen Signalweg.

Key figures

• Christian de Duve
• Yoshinori Ohsumi

Seminal works

• ohsumi2014
• deduve1966

Frequently asked questions

Was ist ein Autophagosom?

Es ist ein doppelmembraniges Vesikel, das sich bildet, um einen Teil des Zytoplasmas oder ein beschädigtes Organell einzuschließen, und dann mit einem Lysosom fusioniert, damit sein Inhalt abgebaut werden kann.

Wann ist Autophagie am aktivsten?

Die Autophagie ist bei Nährstoffmangel stark erhöht, wenn das Recycling interner Komponenten Bausteine liefert, und sie nimmt auch zu, wenn die Zelle beschädigte Strukturen beseitigen muss.