Ciri, jenis, fungsi, kajian autophagy

The Autophagy Ia adalah sistem degradasi intraselular yang berlaku dengan cara yang dipelihara dalam lisosom semua sel eukariotik (dan vaksin ragi). Perkataan biasanya digunakan untuk merujuk kepada kemerosotan komponen sitosol atau "bahagian" sel yang "usang" atau yang telah berhenti berfungsi dengan baik.

Istilah autophagy dicipta pada tahun 1963 di Universiti Rockefeller oleh Duve, yang juga memerhatikan dan menggambarkan proses endositosis sel. Secara harfiah, perkataan autophagy bermaksud "memakan diri", walaupun beberapa penulis menggambarkannya sebagai "kanibalisme kereta".

Perwakilan grafik macroautophage dan microanophagy (Sumber: Cheung dan IP [CC oleh 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/oleh/3.0)] melalui Wikimedia Commons)

Sistem ini berbeza daripada kemerosotan degradasi.

Walaupun fagositosis yang tidak selektif ini, penyelidikan yang berbeza telah menunjukkan bahawa autophagy mempunyai banyak implikasi fisiologi dan patologi. Oleh kerana ia diaktifkan semasa tempoh penyesuaian kepada kelaparan, semasa pembangunan, untuk penghapusan mikroorganisma yang menyerang, semasa kematian sel yang diprogramkan, untuk penghapusan tumor, penyampaian antigen, dan lain -lain.

[TOC]

Ciri -ciri

Autophagy, seperti yang disebutkan, adalah proses yang dimediasi oleh organelle sitoplasma yang dikenali sebagai lysosome.

Proses "autophagy" bermula dengan enkapsulasi organelle yang akan direndahkan oleh membran ganda, membentuk badan membran yang dikenali sebagai autophagosome. Membran autophagosome cair, kemudian, dengan membran lysosomal atau dengan endosome lewat.

Setiap langkah antara penculikan, kemusnahan dan pembebasan asid amino atau komponen lain untuk latihan kitar semula fungsi yang berbeza dalam konteks selular yang berbeza, yang menjadikan autophagy sistem yang sangat pelbagai fungsi.

Autophagy adalah proses yang cukup terkawal, kerana hanya komponen sel yang ditandakan diarahkan ke arah laluan degradasi ini dan menandakan berlaku, secara amnya, semasa proses pembentukan semula sel.

Contohnya, apabila sel hepatik menetapkan tindak balas detoksifikasi sebagai tindak balas kepada ubat -ubatan larut lemak, retikulum endoplasma yang licin berkembang dengan ketara, dan apabila rangsangan yang dihasilkan oleh ubat berkurangan, retikulum endoplasma yang berlebihan dikeluarkan dari ruang sitosolik oleh autofagy.

Induksi autophagy

Salah satu peristiwa yang paling sering mencetuskan proses autophagic adalah kelaparan.

Boleh melayani anda: exocytosis: proses, jenis, fungsi dan contoh

Bergantung pada organisma yang dipertimbangkan, pelbagai jenis nutrien penting dapat mencetuskan sistem "kitar semula" ini. Dalam ragi, contohnya, walaupun kekurangan karbon asid amino tertentu dan asid nukleik dapat menyebabkan autophagy, kekurangan nitrogen adalah rangsangan yang paling efisien, yang juga sah untuk sel tumbuhan.

Walaupun ia belum difahami sepenuhnya, sel -sel mempunyai "sensor" khas untuk menentukan apabila asid nutrien atau asid amino penting dalam keadaan yang sangat rendah, dan dengan itu mencetuskan keseluruhan proses kitar semula melalui lysosomes.

Dalam mamalia, sesetengah hormon mengambil bahagian dalam peraturan (positif atau negatif) autophagy dalam sel -sel yang dimiliki oleh organ -organ tertentu, seperti insulin, beberapa faktor pertumbuhan atau interleukin, dll.

Lelaki

Terdapat tiga jenis utama autophagy di kalangan eukariota: makroautophagy, microanophagy dan autophagy yang dimediasi oleh pendatang. Kecuali dinyatakan, istilah autophagy merujuk kepada macroautophage.

Walaupun ketiga -tiga jenis autophagy berbeza secara morfologi, semuanya berakhir dengan pengangkutan bahan ke lisosom untuk kemerosotan dan kitar semula mereka.

Macroautophage

Ini adalah jenis autophagy yang bergantung pada latihan daripada Novo vesikel phagocytic yang dikenali sebagai autophagosomes. Pembentukan vesikel ini bebas daripada pembentukan "kuning" membran, kerana ia dibentuk oleh pengembangan.

Dalam ragi, pembentukan autophagosomes bermula di tempat tertentu yang dikenali sebagai PAS, manakala dalam mamalia banyak tapak sitosol yang berlainan, mungkin dikaitkan dengan retikulum endoplasmik melalui struktur yang dikenali sebagai "omegasomas".

Saiz autophagosomes sangat berubah -ubah dan bergantung kepada organisma dan jenis atau molekul organulum yang phagocyte. Boleh berubah dari 0.4-0.9 μm diameter dalam ragi sehingga 0.5-1.5 μm dalam mamalia.

Apabila membran autophagosome dan lysosome Mel. Organelle ini kemudian dikenali sebagai autolisosome.

Bagi sesetengah penulis, makroautophage boleh subclassified, pada gilirannya, dalam autophagy yang disebabkan oleh autophagy. Makroautophage yang disebabkan digunakan untuk menghasilkan asid amino selepas tempoh kelaparan yang berpanjangan.

Basal macroautophage.

Boleh melayani anda: rakit lipid: ciri, jenis, fungsi

Microanophagy

Jenis autophagy ini merujuk kepada proses di mana kandungan sitoplasma diperkenalkan kepada lysosome melalui invaginations yang berlaku dalam membran organelle tersebut.

Setelah diperkenalkan ke dalam lysosome, vesikel yang dihasilkan oleh invaginations ini terapung dengan bebas di lumen sehingga mereka disenaraikan dan kandungannya dilepaskan dan direndahkan oleh enzim tertentu.

Selfophagy yang dimediasi oleh pendamping

Jenis autophagy ini hanya dilaporkan untuk sel mamalia. Tidak seperti macroautophagy dan microanophagy, di mana beberapa bahagian sitosolik tidak spesifik phagocythe.

Sesetengah penyelidik telah menentukan bahawa motif pentapéptide ini berkaitan dengan urutan Kferq dan bahawa ia berada di lebih daripada 30% protein sitosolik.

Ia dipanggil "chaperonas mediasi" kerana protein pendamping bertanggungjawab untuk mengekalkan sebab ini dipelihara untuk memudahkan pengiktirafan mereka dan mengelakkan lipatan protein di atasnya.

Protein dengan label ini ditranslocated ke lumen lysosomal dan ada yang terdegradasi. Banyak substrat degradasi adalah enzim glikolitik, faktor transkripsi dan inhibitor mereka, protein kesatuan kalsium atau lipid, subunit proteosom dan beberapa protein yang terlibat dengan trafik vesikular.

Serta dua jenis autophagy yang lain, autophagy chaperon.

Fungsi

Salah satu fungsi utama autophage.

Terima kasih kepada pemerhatian mikrofotografi elektronik lisosom dalam sel mamalia, kehadiran peroksisom dan mitokondria telah dikesan dalam hal ini.

Di dalam sel hati, contohnya, masa hayat purata mitokondria adalah 10 hari, selepas itu organel ini phagocyted oleh lysosomes, di mana ia terdegradasi dan komponennya dikitar semula untuk tujuan metabolik yang berbeza.

Di bawah kepekatan bahan pemakanan yang rendah, sel -sel dapat mencetuskan pembentukan autofagosom ke bahagian "selektif menangkap" sitosol, serta metabolit yang dicerna dalam autophagosomes ini dapat membantu sel -sel bertahan ketika keadaan luaran mengehadkan dari titik pandangan pemakanan.

Boleh melayani anda: erythropoiesis: peringkat dan ciri -cirinya, peraturan, perangsang

Fungsi dalam kesihatan dan pembangunan

Autophagy mempunyai fungsi penting dalam penstrukturan semula sel dalam proses pembezaan, kerana ia mengambil bahagian dalam membuang bahagian sitosolik yang tidak diperlukan pada masa tertentu.

Ia juga mempunyai implikasi penting dalam kesihatan sel, kerana ia adalah sebahagian daripada mekanisme pertahanan terhadap virus dan bakteria menyerang.

Kajian Yoshinori Ohsumi

Yoshinori Ohsumi, seorang penyelidik Jepun pada tahun 2016 dengan Hadiah Nobel dalam Fisiologi dan Perubatan, menggambarkan mekanisme molekul diri sendiri dalam ragi sambil mengkaji destinasi metabolik banyak protein dan vakum organisma uniselular ini.

Dalam karya -karyanya, Ohsumi bukan sahaja mengenal pasti protein dan laluan yang terlibat dalam proses itu, tetapi juga menunjukkan bagaimana laluan autophagy dikawal terima kasih kepada tindakan protein yang mampu "menapis" keadaan metabolik yang berbeza.

Kerja -Nya bermula dengan pemerhatian mikroskopik yang tepat semasa peristiwa degradasi yang sengit. Vacuola dianggap sebagai tapak penyimpanan "sampah" dan sisa sel dari ragi.

Dengan memerhatikan ragi dengan genotip mutan yang cacat untuk gen yang berbeza atau hipotetis yang berkaitan dengan autophagy (dikenali sebagai gen Atg), Penyelidik dan kolaboratornya berjaya menggambarkan sistem yis autophagic di peringkat genetik.

Selanjutnya, kumpulan penyelidik ini menentukan ciri -ciri genetik utama protein yang dikodkan oleh gen ini dan membuat sumbangan penting mengenai interaksi mereka dan pembentukan kompleks yang bertanggungjawab untuk permulaan dan pelaksanaan fasa diri dalam ragi.

Terima kasih kepada karya Yoshinori Ohsumi, hari ini kita lebih memahami aspek molekul autophagy, serta implikasinya penting dalam fungsi sel dan organ yang betul yang membentuk kita.

Rujukan

1. Alberts, b., Johnson, a., Lewis, J., Morgan, d., Raff, m., Roberts, k., & Walter, p. (2015). Biologi molekul sel (Edisi ke -6.). New York: Sains Garland.
2. Klionsky, d. J., & Emr, s. D. (2000). Autophagy sebagai laluan terkawal degradasi selular. Sains, 290, 1717-1721.
3. Mizushima, n. (2007). Autophagy: Proses dan fungsi. Gen & Pembangunan, dua puluh satu, 2861-2873.
4. Mizushima, Noboru, & Komatsu, M. (2011). Lebuhraya: Pembaharuan sel dan tisu. Sel, 147, 728-741.
5. Rabinowitz, j. D., & Putih, dan. (2010). Autophagy dan metabolisme. Sains, 330, 1344-1348.