ऑटोफैगी और मैक्रोऑटोफैगी

ऑटोफैगी एक संरक्षित अपचयी प्रक्रिया है जिसमें एक कोशिका अपने स्वयं के कोशिकाद्रव्य घटकों — क्षतिग्रस्त ऑर्गेनेल, प्रोटीन समुच्चय और थोक साइटोसोल — को अलग करती है और उन्हें निम्नीकरण और पुनर्चक्रण के लिए लाइसोसोम तक पहुंचाती है। मैक्रोऑटोफैगी, जो इसका प्रमुख और सबसे अधिक अध्ययन किया गया रूप है, एक दोहरी झिल्ली वाले ऑटोफैगोसोम में कार्गो को घेर लेती है जो लाइसोसोम के साथ जुड़ जाता है। पोषक तत्वों के तनाव के प्रति एक अनुकूली प्रतिक्रिया और एक गुणवत्ता-नियंत्रण तंत्र के रूप में, ऑटोफैगी कोशिका के अस्तित्व को बढ़ावा देती है, लेकिन यह कोशिका-मृत्यु मार्गों और बीमारी के साथ भी प्रतिच्छेद करती है।

Definition

ऑटोफैगी एक लाइसोसोम-निर्भर अपचयी प्रक्रिया है जिसके द्वारा कोशिकाएं अपने स्वयं के घटकों को निम्नीकृत और पुनर्चक्रित करती हैं; मैक्रोऑटोफैगी में, कोशिकाद्रव्य कार्गो को एक दोहरी झिल्ली वाले ऑटोफैगोसोम में संलग्न किया जाता है जो निम्नीकरण के लिए लाइसोसोम के साथ जुड़ जाता है।

Scope

यह विषय मैक्रोऑटोफैगी के चरणों (प्रेरण, न्यूक्लिएशन, ऑटोफैगोसोम निर्माण, और लाइसोसोमल संलयन), इसे विनियमित करने वाले चयापचय संकेत (विशेष रूप से mTOR और AMPK), सेलुलर हाउसकीपिंग और तनाव से बचने में इसकी भूमिका, और उम्र बढ़ने और बीमारी से इसकी प्रासंगिकता को शामिल करता है। यह ऑटोफैगी के प्रमुख अस्तित्व कार्य को कोशिका मृत्यु में इसकी अधिक विवादास्पद भूमिका से अलग करता है, जो इसे एपोप्टोसिस और नेक्रोसिस विषयों से जोड़ता है।

Core questions

• एक ऑटोफैगोसोम कैसे बनता है और लाइसोसोम तक कैसे पहुंचाया जाता है?
• कौन से पोषक तत्व और ऊर्जा संकेत ऑटोफैगी को चालू और बंद करते हैं?
• ऑटोफैगी गुणवत्ता-नियंत्रण और अस्तित्व तंत्र के रूप में कैसे कार्य करती है?
• ऑटोफैगी कब कोशिका के अस्तित्व का समर्थन करती है बनाम कोशिका मृत्यु में योगदान करती है?

Key concepts

• मैक्रोऑटोफैगी
• ऑटोफैगोसोम और ऑटोलाइसोसोम
• ATG (ऑटोफैगी-संबंधित) जीन
• mTOR सिग्नलिंग
• AMPK ऊर्जा संवेदन
• चयनात्मक ऑटोफैगी (जैसे, माइटोफैगी)
• साइटोप्रोटेक्टिव बनाम साइटोटॉक्सिक ऑटोफैगी

Mechanisms

मैक्रोऑटोफैगी चरणों में आगे बढ़ती है: एक अलगाव झिल्ली (फैगोफोर) न्यूक्लिएट होती है, लंबी होती है, और कार्गो के चारों ओर बंद होकर एक दोहरी झिल्ली वाला ऑटोफैगोसोम बनाती है, जो तब एक लाइसोसोम के साथ जुड़कर एक ऑटोलाइसोसोम बनाता है जहां सामग्री निम्नीकृत होती है और बिल्डिंग ब्लॉक्स को पुनर्चक्रित किया जाता है। यह प्रक्रिया ऑटोफैगी-संबंधित (ATG) प्रोटीन द्वारा नियंत्रित होती है और पोषक तत्व और ऊर्जा स्थिति द्वारा ट्यून की जाती है: जब पोषक तत्व प्रचुर मात्रा में होते हैं तो mTOR कॉम्प्लेक्स ऑटोफैगी को दबा देता है, जबकि ऊर्जा संवेदक AMPK ऊर्जा तनाव के तहत इसे सक्रिय करता है, इसलिए भुखमरी या तनाव आत्म-पाचन में एक समन्वित वृद्धि को प्रेरित करता है। चयनात्मक रूप विशिष्ट कार्गो को लक्षित करते हैं, जैसे क्षतिग्रस्त माइटोकॉन्ड्रिया (माइटोफैगी), गुणवत्ता नियंत्रण प्रदान करते हैं। समुच्चय और निष्क्रिय ऑर्गेनेल को साफ करके और पोषक तत्वों को मुक्त करके, ऑटोफैगी सामान्यतः अस्तित्व को बढ़ावा देती है, लेकिन अत्यधिक या अविनियमित ऑटोफैगी कोशिका मृत्यु के साथ भी हो सकती है या उसमें योगदान कर सकती है।

Clinical relevance

ऑटोफैगी विभिन्न प्रकार की स्थितियों में शामिल है, जिसमें न्यूरोडीजेनेरेटिव रोग शामिल हैं जहां प्रोटीन समुच्चय का बिगड़ा हुआ निकासी विकृति विज्ञान में योगदान देता है, संक्रमण और प्रतिरक्षा, और कैंसर, जहां यह संदर्भ के आधार पर ट्यूमर कोशिकाओं के लिए या तो सुरक्षात्मक या सहायक हो सकता है। यह उम्र बढ़ने से भी जुड़ा है। यह प्रविष्टि संदर्भ के लिए तंत्र का वर्णन करती है और नैदानिक मानदंड या उपचार सिफारिशें प्रदान नहीं करती है।

Evidence & guidelines

ऑटोफैगी की समझ आणविक आनुवंशिकी और कोशिका जीव विज्ञान पर आधारित है जिसे प्रमुख समीक्षाओं में समेकित किया गया है; ATG जीनों की पहचान और मार्ग का विच्छेदन 2016 के फिजियोलॉजी या मेडिसिन में नोबेल पुरस्कार द्वारा मान्यता प्राप्त था जो योशिनोरी ओहसुमी को प्रदान किया गया था।

History

कोशिका सामग्री के लाइसोसोमल निम्नीकरण का वर्णन सबसे पहले क्रिश्चियन डी डूव ने किया था, जिन्होंने 1960 के दशक में ऑटोफैगी शब्द गढ़ा था। आणविक मशीनरी अस्पष्ट बनी रही जब तक कि योशिनोरी ओहसुमी के 1990 के दशक में खमीर आनुवंशिक स्क्रीनिंग ने ऑटोफैगी-संबंधित (ATG) जीनों की पहचान नहीं की, इस कार्य को 2016 के नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया और इसने विकास, प्रतिरक्षा, न्यूरोडीजेनरेशन, कैंसर और उम्र बढ़ने में ऑटोफैगी की भूमिकाओं के अध्ययन के लिए क्षेत्र खोल दिया।

Debates

क्या ऑटोफैगी कोशिकाओं को मारती है या उनकी रक्षा करती है?

ऑटोफैगी मुख्य रूप से एक अस्तित्व तंत्र है, लेकिन कुछ सेटिंग्स में व्यापक ऑटोफैजिक गतिविधि मृत कोशिकाओं के साथ होती है, जिससे यह अनसुलझा प्रश्न उठता है कि क्या 'ऑटोफैजिक कोशिका मृत्यु' एक वास्तविक मृत्यु मार्ग है या मुख्य रूप से अस्तित्व का एक असफल प्रयास है।

Key figures

• Yoshinori Ohsumi
• Beth Levine
• Daniel Klionsky
• Guido Kroemer
• Noboru Mizushima

Seminal works

• mizushima-2008
• levine-kroemer-2008
• dikic-elazar-2018

Frequently asked questions

ऑटोफैगी और एपोप्टोसिस में क्या अंतर है?

एपोप्टोसिस एक विनियमित कोशिका-मृत्यु कार्यक्रम है जो कोशिका को नष्ट कर देता है, जबकि ऑटोफैगी मुख्य रूप से एक अपचयी पुनर्चक्रण प्रक्रिया है जो कोशिकाओं को तनाव से बचने में मदद करती है; दोनों मार्ग आपस में जुड़े हुए हैं और एक दूसरे को प्रभावित कर सकते हैं, लेकिन ऑटोफैगी डिफ़ॉल्ट रूप से मृत्यु तंत्र नहीं है।

सामान्य रूप से ऑटोफैगी के विपरीत मैक्रोऑटोफैगी का क्या अर्थ है?

ऑटोफैगी लाइसोसोमल आत्म-निम्नीकरण के कई मार्गों के लिए एक व्यापक शब्द है; मैक्रोऑटोफैगी प्रमुख रूप है, जिसमें एक दोहरी झिल्ली वाला ऑटोफैगोसोम कार्गो को घेर लेता है और इसे लाइसोसोम तक पहुंचाता है, जैसा कि माइक्रोऑटोफैगी और चैपरोन-मध्यस्थ ऑटोफैगी से अलग है।