Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Автофагі́я (дав.-гр. φαγεῖν — поїдати та αὐτο — себе) — процес перетравлення клітиною власних органел та ділянок цитоплазми за допомогою лізосом. Автофагія потрібна для позбавлення від старих і пошкоджених частин, а також може активуватись в умовах голодування. Процес розпочинається оточенням відповідної органели або ділянки цитоплазми подвійною мембраною, утворена автофагосома зливається із лізосомою, де на її вміст діють гідролітичні ферменти. Наприклад, у печінці середня тривалість існування мітохондрій не перевищує десяти днів, після чого вони руйнуються в процесі автофагії. Продукти розщеплення використовуються для побудови нових клітинних компонент.
Руйнування старих органел — суворо регульований процес, відповідні компоненти певним чином мітяться для лізосомної деградації. Наприклад у гепатоцитах під час знешкодження гідрофобних сполук, таких як фенобарбітали, сильно збільшується кількість мембран ендоплазматичного ретикулуму, які по завершенню детоксифікації селективно підлягають автофагії. З іншого боку, під час голодування автофагосоми захоплюють ділянки цитоплазми випадковим чином, метаболіти, що виділяються внаслідок розщеплення макромолекул, допомагають клітині деякий час виживати без надходження поживних речовин із середовища. Окрім того, автофагія має значення у процесах розвитку, оскільки вона дозволяє руйнувати більше не потрібні частини клітини. Також цей процес може бути використаний для руйнування вірусів та бактерій.
Точні молекулярні механізми проходження автофагії досі повністю не з'ясовані. У дріжджів та тварин було виявлено більше 25 білків задіяних у цьому процесі (Atg гени). Автофагію загалом можна поділити на чотири основні етапи: 1) нуклеація і ріст обмежувальної мембрани, що приймає форму півмісяця і захоплює частину цитоплазми; 2) замикання автофагосоми; 3) злиття автофагосоми із лізосомою; 4) перетравлення вмісту автофагосоми.
Регуляція автофагії
Автофагія регулюється сигнальними шляхами (ФІ3К) типу I та ФІ3К типу III. Перший із них пригнічує автофагію. Він починається із активації інсуліном або , що свідчать про наявність енергетичних субстратів, відповідних . Останні стимулюють фосфатидилінозитол-3-кіназу продукувати (ФІ(3,4,5)Ф3), який у свою чергу залучає до плазматичної мембрани протеїнкіназу (також протеїнкіназа B, ПКВ) та фосфоінозитид-залежну протеїнкіназу 1 (PDK1), що в результаті призводить до активації Akt, яка після цього може фосфорилювати багато клітинних білків. Супресор пухлин PTEN (гомолог фосфатази і тензину, англ. phosphatase and tensin homolog) розщеплює ФІ(3,4,5)Ф3 у мембрані, перешкоджаючи його накопиченню і таким чином сприяє автофагії.
До мішеней протеїнкінази Akt належать продукти генів TSC1 та TSC2 (англ. TSC — tuberous sclerosis complex), вони інактивуються внаслідок фосфорилювання. TSC1 та TSC2 є позитивними модуляторами автофагії, завдяки тому, що вони пригнічують Rheb. Функція останнього полягає в активації (англ. target of rapamycin, мішень рапаміцину, у ссавців цей білок називається mTOR), який пригнічує автофагію. Механізм функціонуванн TOR до кінця не відомий, проте є дані про те, що у дріжджів його дія опосередковується кіназою Atg1. Оскільки сигнальний шлях ФІ3К також регулює синтез білків, захоплення поживних речовин, клітинний цикл та пригнічує апоптоз, очевидно, що автофагія тісно пов'язана із цими процесами.
Позитивно регулює автофагію сигнальний шлях ФІ3К III типу. ФІ3К III сприяє утворенню ізоляційної мембрани автофагсоми, в цьому процесі також бере участь Atg6 (інша назва Beclin1). Для росту подвійної ізоляційної мембрани необхідні дві убіквітиноподібні системи, до складу яких входять білки Atg3, , Atg5, Atg7, , Atg10, Atg12 і , консервативні у вищих тварин. Ізоляційна мембрана охоплює потрібну ділянку цитоплазми, проте досі не відомо яким чином забезпечується селективність цього процесу.
Роль автофагії в загибелі клітин
Хоча автофагія є стратегією виживання клітин, існують експериментальні дані, які свідчать про те, що вона може бути задіяна і в механізмах запрограмованої смерті. Зокрема, у багатьох випадках спостерігалась одночасна активація каспаз (ферментів, що беруть участь у протіканні апоптозу) та формування автофагосом у клітинах, що гинуть.
Роль автофагії у загибелі клітин досі залишається суперечливим питанням. Однією із можливостей є те, що вона взагалі не має такої ролі, а призначена тільки для «порятунку» клітини в стресових умовах, що передують смерті. Проте таке припущення погано узгоджується із деякими спостереженнями: наприклад у клітинах слинних залоз дрозофіли чорночеревої стероїдні гормони одночасно активують проапоптичні гени та гени Atg. Якби автофагія була потрібна тільки для забезпечення виживання, то не зрозуміло, чому цей шлях повинен активуватись всього за 2 години до загибелі клітин.
Автофагія може бути необхідною для запуску клітинної смерті другого типу. Наприклад, вона може забезпечувати деградацію певної порогової кількості цитоплазматичних факторів, необхідних для виживання, або здійснювати селективне розщеплення регуляторних молекул та органел із такою функцією.
Якщо розглядати автофагію у контексті живлення цілого організму, а не окремої клітини, то можна припустити, що вона може бути потрібною для підтримання життєдільності всього багатоклітинного об'єднання за рахунок смерті деяких його членів. Наприклад у личинок комах і амфібій, на стадіях розвитку, що не годуються, спостерігалась загибель клітин із автофагічними структурами.
Одним із найпростіших пояснень наявності автофагосом у клітинах, які гинуть, є те, що смерть потребує і механізмів загибелі, і механізмів деградації. У випадку апоптозу ці дві активності забезпечуються різними клітинами: перша — самою апоптичною клітиною, друга — фагоцитами. Ймовірно, в умовах, коли кількість фагоцитів недостатня функцію деградації може брати на себе автофагія.
Дослідження автофагії
Термін автофагія в сучасному розумінні широко вживати став Крістіан де Дюв у 1962 році.
У 2016 році за відкриття механізмів автофагії японець Осумі Йосінорі отримав Нобелівську премію з фізіології або медицини .
Примітки
- Alberts et al, 2007, с. 782—783.
- Alberts, 2007, с. 934.
- Baehrecke EH (2005). Autophagy: dual roles in life and death?. Nat Rev Mol Cell Biol. 6: 505—10. doi:10.1038/nrm1666. PMID 15928714.
- . Nobelprize.org. Архів оригіналу за 3 жовтня 2016. Процитовано 3 жовтня 2016.(англ.)
Джерела
- Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2007). (вид. 5th). Garland Science. ISBN . Архів оригіналу за 22 липня 2011. Процитовано 26 серпня 2012.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Avtofagi ya dav gr fageῖn poyidati ta aὐto sebe proces peretravlennya klitinoyu vlasnih organel ta dilyanok citoplazmi za dopomogoyu lizosom Avtofagiya potribna dlya pozbavlennya vid starih i poshkodzhenih chastin a takozh mozhe aktivuvatis v umovah goloduvannya Proces rozpochinayetsya otochennyam vidpovidnoyi organeli abo dilyanki citoplazmi podvijnoyu membranoyu utvorena avtofagosoma zlivayetsya iz lizosomoyu de na yiyi vmist diyut gidrolitichni fermenti Napriklad u pechinci serednya trivalist isnuvannya mitohondrij ne perevishuye desyati dniv pislya chogo voni rujnuyutsya v procesi avtofagiyi Produkti rozsheplennya vikoristovuyutsya dlya pobudovi novih klitinnih komponent Avtofagosoma sho mistit endoplazmatichnij retikulumShema procesu makroavtofagiyi Rujnuvannya starih organel suvoro regulovanij proces vidpovidni komponenti pevnim chinom mityatsya dlya lizosomnoyi degradaciyi Napriklad u gepatocitah pid chas zneshkodzhennya gidrofobnih spoluk takih yak fenobarbitali silno zbilshuyetsya kilkist membran endoplazmatichnogo retikulumu yaki po zavershennyu detoksifikaciyi selektivno pidlyagayut avtofagiyi Z inshogo boku pid chas goloduvannya avtofagosomi zahoplyuyut dilyanki citoplazmi vipadkovim chinom metaboliti sho vidilyayutsya vnaslidok rozsheplennya makromolekul dopomagayut klitini deyakij chas vizhivati bez nadhodzhennya pozhivnih rechovin iz seredovisha Okrim togo avtofagiya maye znachennya u procesah rozvitku oskilki vona dozvolyaye rujnuvati bilshe ne potribni chastini klitini Takozh cej proces mozhe buti vikoristanij dlya rujnuvannya virusiv ta bakterij Tochni molekulyarni mehanizmi prohodzhennya avtofagiyi dosi povnistyu ne z yasovani U drizhdzhiv ta tvarin bulo viyavleno bilshe 25 bilkiv zadiyanih u comu procesi Atg geni Avtofagiyu zagalom mozhna podiliti na chotiri osnovni etapi 1 nukleaciya i rist obmezhuvalnoyi membrani sho prijmaye formu pivmisyacya i zahoplyuye chastinu citoplazmi 2 zamikannya avtofagosomi 3 zlittya avtofagosomi iz lizosomoyu 4 peretravlennya vmistu avtofagosomi Regulyaciya avtofagiyiAvtofagiya regulyuyetsya signalnimi shlyahami FI3K tipu I ta FI3K tipu III Pershij iz nih prignichuye avtofagiyu Vin pochinayetsya iz aktivaciyi insulinom abo sho svidchat pro nayavnist energetichnih substrativ vidpovidnih Ostanni stimulyuyut fosfatidilinozitol 3 kinazu produkuvati FI 3 4 5 F3 yakij u svoyu chergu zaluchaye do plazmatichnoyi membrani proteyinkinazu takozh proteyinkinaza B PKV ta fosfoinozitid zalezhnu proteyinkinazu 1 PDK1 sho v rezultati prizvodit do aktivaciyi Akt yaka pislya cogo mozhe fosforilyuvati bagato klitinnih bilkiv Supresor puhlin PTEN gomolog fosfatazi i tenzinu angl phosphatase and tensin homolog rozsheplyuye FI 3 4 5 F3 u membrani pereshkodzhayuchi jogo nakopichennyu i takim chinom spriyaye avtofagiyi Do mishenej proteyinkinazi Akt nalezhat produkti geniv TSC1 ta TSC2 angl TSC tuberous sclerosis complex voni inaktivuyutsya vnaslidok fosforilyuvannya TSC1 ta TSC2 ye pozitivnimi modulyatorami avtofagiyi zavdyaki tomu sho voni prignichuyut Rheb Funkciya ostannogo polyagaye v aktivaciyi angl target of rapamycin mishen rapamicinu u ssavciv cej bilok nazivayetsya mTOR yakij prignichuye avtofagiyu Mehanizm funkcionuvann TOR do kincya ne vidomij prote ye dani pro te sho u drizhdzhiv jogo diya oposeredkovuyetsya kinazoyu Atg1 Oskilki signalnij shlyah FI3K takozh regulyuye sintez bilkiv zahoplennya pozhivnih rechovin klitinnij cikl ta prignichuye apoptoz ochevidno sho avtofagiya tisno pov yazana iz cimi procesami Pozitivno regulyuye avtofagiyu signalnij shlyah FI3K III tipu FI3K III spriyaye utvorennyu izolyacijnoyi membrani avtofagsomi v comu procesi takozh bere uchast Atg6 insha nazva Beclin1 Dlya rostu podvijnoyi izolyacijnoyi membrani neobhidni dvi ubikvitinopodibni sistemi do skladu yakih vhodyat bilki Atg3 Atg5 Atg7 Atg10 Atg12 i konservativni u vishih tvarin Izolyacijna membrana ohoplyuye potribnu dilyanku citoplazmi prote dosi ne vidomo yakim chinom zabezpechuyetsya selektivnist cogo procesu Rol avtofagiyi v zagibeli klitinHocha avtofagiya ye strategiyeyu vizhivannya klitin isnuyut eksperimentalni dani yaki svidchat pro te sho vona mozhe buti zadiyana i v mehanizmah zaprogramovanoyi smerti Zokrema u bagatoh vipadkah sposterigalas odnochasna aktivaciya kaspaz fermentiv sho berut uchast u protikanni apoptozu ta formuvannya avtofagosom u klitinah sho ginut Rol avtofagiyi u zagibeli klitin dosi zalishayetsya superechlivim pitannyam Odniyeyu iz mozhlivostej ye te sho vona vzagali ne maye takoyi roli a priznachena tilki dlya poryatunku klitini v stresovih umovah sho pereduyut smerti Prote take pripushennya pogano uzgodzhuyetsya iz deyakimi sposterezhennyami napriklad u klitinah slinnih zaloz drozofili chornocherevoyi steroyidni gormoni odnochasno aktivuyut proapoptichni geni ta geni Atg Yakbi avtofagiya bula potribna tilki dlya zabezpechennya vizhivannya to ne zrozumilo chomu cej shlyah povinen aktivuvatis vsogo za 2 godini do zagibeli klitin Avtofagiya mozhe buti neobhidnoyu dlya zapusku klitinnoyi smerti drugogo tipu Napriklad vona mozhe zabezpechuvati degradaciyu pevnoyi porogovoyi kilkosti citoplazmatichnih faktoriv neobhidnih dlya vizhivannya abo zdijsnyuvati selektivne rozsheplennya regulyatornih molekul ta organel iz takoyu funkciyeyu Yaksho rozglyadati avtofagiyu u konteksti zhivlennya cilogo organizmu a ne okremoyi klitini to mozhna pripustiti sho vona mozhe buti potribnoyu dlya pidtrimannya zhittyedilnosti vsogo bagatoklitinnogo ob yednannya za rahunok smerti deyakih jogo chleniv Napriklad u lichinok komah i amfibij na stadiyah rozvitku sho ne goduyutsya sposterigalas zagibel klitin iz avtofagichnimi strukturami Odnim iz najprostishih poyasnen nayavnosti avtofagosom u klitinah yaki ginut ye te sho smert potrebuye i mehanizmiv zagibeli i mehanizmiv degradaciyi U vipadku apoptozu ci dvi aktivnosti zabezpechuyutsya riznimi klitinami persha samoyu apoptichnoyu klitinoyu druga fagocitami Jmovirno v umovah koli kilkist fagocitiv nedostatnya funkciyu degradaciyi mozhe brati na sebe avtofagiya Doslidzhennya avtofagiyiTermin avtofagiya v suchasnomu rozuminni shiroko vzhivati stav Kristian de Dyuv u 1962 roci U 2016 roci za vidkrittya mehanizmiv avtofagiyi yaponec Osumi Josinori otrimav Nobelivsku premiyu z fiziologiyi abo medicini PrimitkiAlberts et al 2007 s 782 783 Alberts 2007 s 934 Baehrecke EH 2005 Autophagy dual roles in life and death Nat Rev Mol Cell Biol 6 505 10 doi 10 1038 nrm1666 PMID 15928714 Nobelprize org Arhiv originalu za 3 zhovtnya 2016 Procitovano 3 zhovtnya 2016 angl DzherelaAlberts B Johnson A Lewis J Raff M Roberts K Walter P 2007 vid 5th Garland Science ISBN 978 0 8153 4105 5 Arhiv originalu za 22 lipnya 2011 Procitovano 26 serpnya 2012