Аутофагия и лизосомальная деградация

Аутофагия — это регулируемый процесс, посредством которого клетки поглощают и доставляют свои собственные компоненты в лизосомы для деградации, перерабатывая материалы и удаляя поврежденные структуры.

Definition

Аутофагия — это процесс, при котором клетка секвестрирует части собственной цитоплазмы или органелл в мембранах и доставляет их в лизосомы для деградации; лизосомальная деградация — это расщепление макромолекул кислыми гидролазами лизосомы.

Scope

Эта тема охватывает лизосому как деградационный компартмент клетки, пути поступления материала в нее и аутофагический путь, в котором аутофагосомы захватывают цитоплазму и органеллы, включая роль аутофагии в условиях дефицита питательных веществ, контроле качества и гомеостазе.

Core questions

• Что такое лизосома и как она деградирует материал?
• Как образуется аутофагосома и захватывает груз?
• Как аутофагия индуцируется голоданием и стрессом?
• Как аутофагия способствует контролю качества и гомеостазу?

Key theories

Лизосома как деградационная органелла

Де Дюв идентифицировал лизосому как ограниченный мембраной компартмент кислых гидролаз, который деградирует макромолекулы, обеспечивая место назначения для аутофагического и эндоцитарного груза.

Генетическая основа аутофагии

Консервативные гены аутофагии, определенные у дрожжей, направляют образование аутофагосом и их слияние с лизосомой, устанавливая аутофагию как регулируемый путь.

Mechanisms

Лизосомы содержат кислые гидролазы, которые расщепляют белки, липиды, нуклеиновые кислоты и углеводы, поступающие путем эндоцитоза или аутофагии. При макроаутофагии чашеобразная мембрана расширяется, чтобы окружить цитоплазму или поврежденные органеллы, образуя двухмембранную аутофагосому, которая сливается с лизосомой, так что ее содержимое деградирует, а продукты перерабатываются. Набор консервативных аутофагических белков контролирует инициацию, рост мембраны и выбор груза, и этот путь сильно индуцируется голоданием и другими стрессами.

Clinical relevance

Аутофагия и лизосомальная деградация обеспечивают питательные вещества во время стресса, удаляют поврежденные компоненты и поддерживают клеточный контроль качества, что делает их центральными для клеточного гомеостаза. Представленное здесь описание носит дескриптивный, а не предписывающий характер.

History

Открытие де Дювом лизосомы в середине XX века выявило деградационный компартмент клетки; генетический анализ аутофагии у дрожжей, проведенный Осуми в 1990-х годах, определил механизм и превратил аутофагию в молекулярно понятный путь.

Key figures

• Christian de Duve
• Yoshinori Ohsumi

Seminal works

• ohsumi2014
• deduve1966

Frequently asked questions

Что такое аутофагосома?

Это двухмембранный везикул, который образуется для окружения части цитоплазмы или поврежденной органеллы, а затем сливается с лизосомой, чтобы ее содержимое могло быть расщеплено.

Когда аутофагия наиболее активна?

Аутофагия значительно усиливается во время голодания, когда переработка внутренних компонентов обеспечивает строительные блоки, а также возрастает, когда клетка должна очистить поврежденные структуры.