Autophagie

Typen und Mechanismen der Autophagie

A: Schema autophagischen: isolierende Membran der Zellstruktur umgibt und schafft Autophagosomen (AP), die mit einem Lysosom fusioniert und schafft autolizosomu (AL).
F: Elektronenmikroskopische Aufnahme autofagosomnyh Strukturen im Fettkörper der Larven der Fruchtfliege. C: Markierte Aktivität fluoreszierende Markierung autophagischen in den Leberzellen der Maus hungern

Nun gibt es drei Arten von Autophagie - mikroautofagiyu, Makroautophagie und Chaperon abhängigen Autophagie. Wenn mikroautofagii Makromoleküle und Zellmembranfragmente eines aufgenommenen Lysosom. Auf diese Weise kann die Zelle, die die Proteine ​​an der Mangel an Energie oder Baustoffe (wie Fasten) verdauen. Aber mikroautofagii Prozesse treten unter normalen Bedingungen und im allgemeinen Nichtselektivität. Manchmal während mikroautofagii verdaut und Organellen; so beschriebene Hefe mikroautofagiya Peroxisomen und partielle mikroautofagiya Kerne in dem die Zelle lebensfähig bleibt.

Wenn Makroautophagie Cytoplasma-Bereich (häufig keine Organellen enthält) durch eine Membran Kompartimente wie endoplasmatischen Retikulum Spülkasten umgeben. Als Ergebnis wird dieser Bereich vom übrigen zwei cytoplasmatischen Membranen getrennt. Solche dvuhmembrannye Organellen gelöscht Organellen und Cytoplasma sind rund um Autophagosomen genannt. Autophagosomen mit Lysosomen verbunden autofagolizosomy zu bilden, in der Organellen und andere Inhalte Autophagosom verdaut.

Offenbar Makroautophagie auch wahllos, obwohl es oft wird betont, dass mit ihr kann die Zelle der "overage" Organellen (Mitochondrien. Ribosomen und andere.) Loszuwerden.

Die dritte Art von Autophagie - Chaperon-vermittelte. Auf diese Weise wird es teilweise denaturiert Proteintransport aus dem Cytoplasma durch die Lysosomen Membran in seinem Hohlraum geleitet, wo sie verdaut werden. Diese Art von Autophagie beschrieben nur Säugetiere induzierten Stress. Es tritt mit der Teilnahme von zytoplasmatischen Chaperon-Protein-Familie hsc-70, Hilfsproteine ​​und LAMP-2, die eine Membran-Rezeptor-Komplex und das Chaperon-Protein im Lysosom Transport zu sein.

Wenn die Art der autophagischen Zelltod verdaut ganze Zellorganellen, nur Zelltrümmer von Makrophagen aufgenommen zu verlassen.

Die Regulation der Autophagie

Autophagy begleitet alle lebenswichtigen Funktionen von normalen Zellen in normalen Bedingungen. Der Hauptreiz zu einer erhöhten Autophagie-Prozesse in Zellen dienen können

• Mangel an Nährstoffen
• Vorhandensein von geschädigten Organellen im Zytoplasma
• Präsenz im Zytoplasma von teilweise denaturierte Proteine ​​und Aggregate

Zusätzlich zu Hunger, können Autophagie durch oxidativen Stress, oder toxische induziert werden.

Derzeit untersucht die Hefe genetischen Mechanismen, die die Autophagie regulieren im Detail. Also, für die Bildung von Autophagosom notwendige Aktivität zahlreicher Proteine ​​Atg-Familie (Autophagosom-verwandte Proteine). Homologe dieser Proteine ​​bei Säugetieren (einschließlich Menschen) und Pflanzen gefunden.

Bedeutung der Autophagie in normalen und pathologischen Prozessen

Autophagie - ein Weg, um unnötige Zellorganellen zu befreien, sowie den Körper von unerwünschten Zellen.

Autophagy ist besonders wichtig während der Embryonalentwicklung, bei der sogenannte samoprogrammiruemoy Zelltod. Nun ist diese Option mehr ist oft Autophagie Caspase-unabhängige Apoptose genannt. Wenn diese Prozesse gestört werden und aufgeschlossenen Zellen nicht entfernt werden, wird der Embryo praktikabelste

Manchmal wegen der Autophagie Zelle kann für den Mangel an Nährstoffen und Energie zu kompensieren und zu einem normalen Leben zurückzukehren. Im Gegensatz dazu sind autophagic Zellen in dem Fall der Prozessintensivierung zerstört, und ihr Platz in vielen Fällen nimmt Bindegewebe. Solche Verletzungen sind eine der Ursachen der Herzinsuffizienz.

Störungen im Prozess der Autophagie kann zu entzündlichen Prozessen führen, wenn ein Teil der toten Zellen nicht entfernt werden.

Besonders toll (wenn auch nicht ganz klar) die Rolle der Autophagie Erkrankungen spielen bei der Entwicklung von Myopathien und neurodegenerativen Erkrankungen. Somit wird bei der Alzheimer-Krankheitsprozesse von Neuronen in Hirnregionen durch eine Anhäufung von unreifen Autophagosom beeinflusst, die nicht zum Zellkörper transportiert werden und nicht mit den Lysosomen verschmelzen. Mutiertem Huntingtin und alpha-Synuclein - ein Protein, dessen Ansammlung in Neuronen verursacht bzw. Huntington-Krankheit und Parkinson-Krankheit - aufgenommen und mit der Chaperon-abhängige autophagy verdaut, und die Aktivierung des Verfahrens verhindert die Bildung von Aggregaten in Neuronen.

Autophagie: für wurde es mit dem Nobelpreis für Medizin gegeben

Zum ersten Mal wird dieser Prozess im Jahr 1963 von einem belgischen Biologe Christian de Duve beschrieben, die als die Zellen beobachtet, um die unnötige Substanzen durch spezielle Organellen "verdauen", die de Duve Lysosomen genannt. Allerdings haben die Autophagie Mechanismen macht sich erst nach den Experimenten Yoshinori Osumi (jetzt ist er am Tokyo Institute of Technology arbeitet, Yokohama). Um zu bestimmen, welche Gene für das Auftreten von autophagy verantwortlich sind, experimentierten Osumi mit Hefestämmen, bei denen dieser Prozess mit von der Norm Abweichung hat.

Zum ersten Mal wird dieser Prozess im Jahr 1963 von einem belgischen Biologe Christian de Duve beschrieben, die als die Zellen beobachtet, um die unnötige Substanzen durch spezielle Organellen "verdauen", die de Duve Lysosomen genannt. Allerdings haben die Autophagie Mechanismen macht sich erst nach den Experimenten Yoshinori Osumi (jetzt ist er am Tokyo Institute of Technology arbeitet, Yokohama). Um zu bestimmen, welche Gene für das Auftreten von autophagy verantwortlich sind, experimentierten Osumi mit Hefestämmen, bei denen dieser Prozess mit von der Norm Abweichung hat.

In der Zelle gibt es zwei Möglichkeiten der biologischen "Abfall" zu entledigen. Erstens kann sie große Moleküle Ubiquitin-Protease verwendet werden - ein Enzym, das Proteine ​​in einzelne Aminosäuren spalten kann. Proteasen schweben frei im Zytoplasma. Osumi suchte die zweite Methode - die Aufspaltung von "Müll" in den Lysosomen; war er es, der Autophagie genannt.

Der Prozess der autophagy: first um das Objekt - ein Molekül der Organellen, Organellen, Bakterien- oder Virus, wird die Membran gebildet wird . Beim Schließen transportiert gebildet Autophagosom das Objekt in die Lysosomen und mit diesem in autolizosomu kombiniert, wo das Objekt Aufspaltung ist.

Autophagy implementiert ist wie folgt: Zunächst werden die Zell Sequestern (Isolate) des Moleküls durch den Aufbau der Membran, um sie zu zerstören. Das sich ergebende kvaziorganella Molekül in ihr enthalten oder sogar ein anderes Organell genannt Autophagosomen. Dann nähert sich Autophagosom das Lysosom zu bilden autolizosomu. Im Inneren isolierten Objekt Hydrolasen ausgesetzt - Enzyme, die es zu lösen.

Autophagie - ein normaler Teil des Lebenszyklus von Zellen. Es stellt das Überleben der Zellen während Hunger, ermöglicht die Differenzierung von Zellen und Wachstumskontrolle und beteiligt sich auch an der Regulation vieler anderer Prozesse in der Zelle. Unangebrachter Strömungs e autophagy wird mit der Entwicklung der Parkinson-Krankheit, Typ-2-Diabetes und anderen Krankheiten in Verbindung gebracht. Allerdings haben die praktische Anwendung der Entdeckung Osumi und seine Kollegen noch nicht gefunden.