オートファジーとリソソーム分解

オートファジーは、細胞が自身の構成要素を取り込み、分解のためにリソソームへ送達する調節されたプロセスであり、これにより物質がリサイクルされ、損傷した構造が除去されます。

Definition

オートファジーは、細胞が自身の細胞質やオルガネラの一部を膜で隔離し、分解のためにリソソームへ送達するプロセスです。リソソーム分解は、リソソームの酸性加水分解酵素によって高分子が分解されることです。

Scope

このトピックでは、細胞の分解区画としてのリソソーム、物質がリソソームに到達する経路、およびオートファゴソームが細胞質やオルガネラを捕捉するオートファジー経路について扱います。これには、栄養ストレス、品質管理、ホメオスタシスにおけるオートファジーの役割が含まれます。

Core questions

• リソソームとは何か、そしてどのように物質を分解するのか？
• オートファゴソームはどのように形成され、カーゴを捕捉するのか？
• 飢餓やストレスによってオートファジーはどのように誘導されるのか？
• オートファジーは品質管理とホメオスタシスにどのように貢献するのか？

Key theories

分解オルガネラとしてのリソソーム

de Duveは、リソソームを、高分子を分解する酸性加水分解酵素を含む膜結合性の区画として特定し、オートファジーおよびエンドサイトーシスのカーゴの最終到達点であることを示しました。

オートファジーの遺伝的基盤

酵母で定義された保存されたオートファジー関連遺伝子は、オートファゴソームの形成とリソソームとの融合を指示し、オートファジーが調節された経路であることを確立しました。

Mechanisms

リソソームには、エンドサイトーシスまたはオートファジーによって送達されたタンパク質、脂質、核酸、炭水化物を分解する酸性加水分解酵素が含まれています。マクロオートファジーでは、カップ状の膜が拡大して細胞質または損傷したオルガネラを包み込み、二重膜のオートファゴソームを形成します。このオートファゴソームはリソソームと融合し、その内容物が分解されて生成物がリサイクルされます。保存された一連のオートファジー関連タンパク質が、開始、膜の成長、カーゴの選択を制御し、この経路は栄養飢餓やその他のストレスによって強く誘導されます。

Clinical relevance

オートファジーとリソソーム分解は、ストレス時に栄養素を供給し、損傷した構成要素を処理し、細胞の品質管理を維持するため、細胞のホメオスタシスにおいて中心的な役割を担っています。ここでの扱いは記述的であり、処方的なものではありません。

History

20世紀半ばのde Duveによるリソソームの発見は、細胞の分解区画を明らかにしました。1990年代のOhsumiによる酵母におけるオートファジーの遺伝学的解析は、その機構を定義し、オートファジーを分子レベルで理解される経路へと変貌させました。

Key figures

• Christian de Duve
• Yoshinori Ohsumi

Seminal works

• ohsumi2014
• deduve1966

Frequently asked questions

オートファゴソームとは何か？

細胞質の一部や損傷したオルガネラを包み込むために形成される二重膜小胞であり、その後リソソームと融合してその内容物が分解されます。

オートファジーはいつ最も活発になるのか？

オートファジーは、内部構成要素のリサイクルが構成要素を供給する栄養飢餓時に強く増加し、細胞が損傷した構造を除去する必要がある場合にも増加します。