Аутофагосома
Аутофагосома представляет собой сферическую структуру с двухслойной мембраной. [2] Это ключевая структура макроаутофагии , системы внутриклеточной деградации цитоплазматического содержимого (например, аномальных внутриклеточных белков , избыточных или поврежденных органелл , вторгающихся микроорганизмов). После образования аутофагосомы доставляют цитоплазматические компоненты в лизосомы . Наружная мембрана аутофагосомы сливается с лизосомой, образуя аутолизосому . лизосомы Гидролазы разрушают доставленное аутофагосомой содержимое и его внутреннюю мембрану. [3]
Образование аутофагосом регулируется генами, хорошо консервативными от дрожжей до высших эукариот. Номенклатура этих генов различалась от статьи к статье, но в последние годы она была упрощена. Семейства генов, ранее известные как APG, AUT, CVT, GSA, PAZ и PDD, теперь объединены в семейство ATG (родственное AuTophaGy). [4]
Размер аутофагосом варьируется у млекопитающих и дрожжей . Аутофагосомы дрожжей имеют размер около 500–900 нм, тогда как аутофагосомы млекопитающих крупнее (500–1500 нм). В некоторых примерах клеток, таких как эмбриональные стволовые клетки , эмбриональные фибробласты и гепатоциты , аутофагосомы видны при световой микроскопии и могут рассматриваться как кольцевые структуры. [3]
Формирование аутофагосом
[ редактировать ]Начальный этап аутофагосомного образования омегасомы на эндоплазматическом ретикулуме , за которым следует удлинение структур, называемых фагофорами. [5]
Образование аутофагосом контролируется генами Atg через комплексы Atg12-Atg5 и LC3. Конъюгат Atg12-Atg5 также взаимодействует с Atg16, образуя более крупные комплексы. Модификация Atg5 с помощью Atg12 необходима для удлинения исходной мембраны. [6]
После формирования сферической структуры комплекс ATG12 - ATG5 : ATG16L1 диссоциирует от аутофагосомы. LC3 расщепляется протеазой ATG4 с образованием цитозольного LC3. Расщепление LC3 необходимо для терминального слияния аутофагосомы с ее целевой мембраной. LC3 обычно используется в качестве маркера аутофагосом в иммуноцитохимии , поскольку он является важной частью пузырька и остается ассоциированным до последнего момента перед его слиянием. Сначала аутофагосомы сливаются с эндосомами или везикулами, происходящими из эндосом. Эти структуры затем называются амфисомами или промежуточными аутофагическими вакуолями. [7] Тем не менее, эти структуры содержат эндоцитарные маркеры, даже небольшие лизосомальные белки, такие как катепсин D.
У дрожжей процесс аналогичен, однако названия генов различаются. Например, LC3 у млекопитающих представляет собой Atg8 у дрожжей, а аутофагосомы образуются из пре-аутофагосомной структуры (PAS), которая отличается от структур-предшественников в клетках млекопитающих. Преаутофагосомная структура у дрожжей описывается как комплекс, локализованный вблизи вакуоли. Однако значение этой локализации неизвестно. Зрелые аутофагосомы дрожжей непосредственно сливаются с вакуолями или лизосомами и не образуют амфисомы, как у млекопитающих. [8]
В созревании аутофагосом дрожжей участвуют и другие известные игроки, такие как Atg1 , Atg13 и Atg17. Atg1 представляет собой киназу, активация которой активируется при индукции аутофагии. Atg13 регулирует Atg1, и вместе они образуют комплекс под названием Atg13:Atg1, который получает сигналы от хозяина восприятия питательных веществ — Tor. Atg1 также важен на поздних стадиях формирования аутофагосом. [8]
Функция в нейронах
[ редактировать ]В нейронах аутофагосомы генерируются на кончике нейрита и созревают (подкисляются) по мере продвижения к телу клетки вдоль аксона . [9] Этот аксональный транспорт нарушается, если хантингтин или его взаимодействующий партнер HAP1 , которые колокализуются с аутофагосомами в нейронах. истощается [10]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Юн, Хён Рок; Джо, Ён Хва; Ким, Джиен; Шин, Юнхва; Ким, Сон Су; Чхве, Тэ Гю (январь 2020 г.). «Роль аутофагии в окислительном стрессе» . Международный журнал молекулярных наук . 21 (9): 3289. doi : 10.3390/ijms21093289 . ISSN 1422-0067 . ПМЦ 7246723 . ПМИД 32384691 .
- ^ Майорга, Луис С.; Мэйсон, Диего (2024). «Тайный балет внутри мультивезикулярных тел». АСУ Нано . 18 (24): 15651. doi : 10.1021/acsnano.4c01590 .
- ^ Jump up to: а б Мизушима, Н.; Осуми Ю.; Ёшомори Т. (2002). «Формирование аутофагосом в клетках млекопитающих» . Структура и функции клеток . 27 (6): 421–429. дои : 10.1247/csf.27.421 . ПМИД 12576635 .
- ^ Клионский, диджей; Крегг Дж.М.; Данн ВАДЖр; Эмр С.Д.; Сакаи Ю.; Сандовал IV; Сибирский А.; Субрамани С.; Тумм М.; Винхейс М.; Осуми Ю. (2003). «Единая номенклатура генов, связанных с дрожжевой аутофагией» (PDF) . Развивающая клетка . 5 (4): 539–545. дои : 10.1016/s1534-5807(03)00296-x . hdl : 11370/221542fb-cff5-4604-a588-49ee7a7c84fb . ПМИД 14536056 .
- ^ Круппа А.Дж., Кендрик-Джонс Дж., Басс Ф. (2016). «Миозины, актин и аутофагия» . Трафик . 17 (8): 878–90. дои : 10.1111/tra.12410 . ПМЦ 4957615 . ПМИД 27146966 .
- ^ Технология сотовой сигнализации. «Сигнализация аутофагии» . Проверено 11 февраля 2014 г.
- ^ Лиу, В.; Гёз Х.Дж.; Гилен MJH; Слот JW (1997). «Аутофагические и эндоцитарные пути сходятся в зарождающихся аутоплазматических вакуолях» . J Клеточная Биол . 136 (1): 61–70. дои : 10.1083/jcb.136.1.61 . ПМК 2132457 . ПМИД 9008703 .
- ^ Jump up to: а б Реджори, Ф.; Клионский DJ (2013). «Процесс аутофагии у дрожжей: механизмы, механизм и регулирование» . Генетика . 194 (2): 341–361. дои : 10.1534/genetics.112.149013 . ПМЦ 3664846 . ПМИД 23733851 .
- ^ Мэдей, С; Уоллес, Кентукки; Хольцбаур, Э.Л. (2012). «Аутофагосомы зарождаются дистально и созревают во время транспорта к соме клеток в первичных нейронах» . Журнал клеточной биологии . 196 (4): 407–17. дои : 10.1083/jcb.201106120 . ПМЦ 3283992 . ПМИД 22331844 .
- ^ Вонг, Ю.К.; Хольцбаур, Э.Л. (2014). «Регуляция динамики аутофагосом с помощью хантингтина и HAP1 нарушается экспрессией мутантного хантингтина, что приводит к дефектной деградации груза» . Журнал неврологии . 34 (4): 1293–305. doi : 10.1523/JNEUROSCI.1870-13.2014 . ПМЦ 3898289 . ПМИД 24453320 .