자식 작용은 세포 내 분해 시스템 그래서 모든 진핵 세포 (효모 및 액포)의 리소좀 보존 발생한다. 이 단어는 일반적으로 세포질 성분의 분해 또는 "오래된"또는 제대로 작동하지 않는 세포의 "부분"을 지칭하는 데 사용됩니다.
autophagy라는 용어는 1963 년 Rockefeller University에서 de Duve에 의해 만들어졌으며, 그는 또한 세포 내 이입 과정을 관찰하고 설명했습니다. 문자 그대로 autophagy라는 단어는 "자신을 소비하다"를 의미하지만 일부 저자는이를 "자기 식인 풍습"으로 묘사합니다.
Macroautophagy 및 Microautophagy의 그래픽 표현 (출처 : Cheung and Ip via Wikimedia Commons)
이 시스템은 autophagy가 완전한 세포 내 소기관과 큰 단백질 복합체 또는 응집체를 비 선택적으로 제거 할 수 있다는 점에서 프로 테아 좀 매개 분해와 다릅니다.
이 비 선택적 식균 작용에도 불구하고, 여러 연구에서자가 포식이 수많은 생리 학적 및 병리학 적 의미를 갖는다는 것을 보여주었습니다. 굶주림에 적응하는 기간, 발달 중, 침입 미생물 제거, 프로그램 된 세포 사멸, 종양 제거, 항원 제시 등을 위해 활성화되기 때문입니다.
형질
논의 된 바와 같이,자가 포식은 리소좀으로 알려진 세포질 소기관에 의해 매개되는 과정입니다.
"자가 포식"의 과정은 이중 막에 의해 분해 될 세포 기관의 캡슐화로 시작되어자가 포식 소체로 알려진 막질 체를 형성합니다. autophagosome 막은 이후 리소좀 막 또는 후기 엔도 좀과 융합됩니다.
재활용을위한 아미노산 또는 기타 구성 요소의 격리, 분해 및 방출 사이의 이러한 각 단계는 서로 다른 세포 상황에서 서로 다른 기능을 발휘하여 autophagy를 고도로 다기능 시스템으로 만듭니다.
Autophagy는 표시된 세포 구성 요소만이 분해 경로로 향하고 일반적으로 세포 리모델링 과정에서 발생하기 때문에 상당히 통제 된 과정입니다.
예를 들어, 간세포가 지용성 약물에 대한 반응으로 해독 반응을 일으키면 그 부드러운 소포체가 상당히 증식하고 약물에 의해 생성 된 자극이 감소하면 과잉의 부드러운 소포체가자가 포식에 의해 세포질 공간에서 제거됩니다.
자가 포식 유도
자가 포식 과정을 가장 일반적으로 유발하는 사건 중 하나는 기아입니다.
고려중인 유기체에 따라 다양한 유형의 필수 영양소가이 "재활용"시스템을 트리거 할 수 있습니다. 예를 들어, 효모에서는 특정 아미노산과 핵산의 탄소 결핍이자가 포식을 유도 할 수 있지만 질소 결핍은 식물 세포에도 유효한 가장 효율적인 자극입니다.
완전히 이해되지는 않았지만, 세포에는 영양소 또는 필수 아미노산이 매우 낮은 상태에있는시기를 결정하는 특별한 "센서"가있어 리소좀을 통한 전체 재활용 과정을 촉발합니다.
포유류에서 일부 호르몬은 인슐린, 일부 성장 인자 또는 인터루킨 등과 같은 특정 기관에 속하는 세포에서자가 포식 조절 (양성 또는 음성)에 참여합니다.
종류
진핵 생물 사이에는 세 가지 주요 유형의자가 포식이 있습니다 : 매크로자가 포식, 마이크로자가 포식 및 보호자 매개자가 포식. 지정하지 않는 한 autophagy라는 용어는 매크로 autophagy를 나타냅니다.
세 가지 유형의자가 포식은 형태 학적으로 다르지만 모두 분해 및 재활용을 위해 물질을 리소좀으로 이동시키는 것으로 끝납니다.
거대자가 포식
이것은 autophagosomes로 알려진 phagocytic vesicles의 de novo 형성에 의존하는 autophagy의 한 유형입니다. 이러한 소포의 형성은 팽창에 의해 형성되기 때문에 막 "새싹"의 형성과 무관합니다.
효모에서 autophagosomes의 형성은 PAS로 알려진 특정 부위에서 시작되는 반면, 포유류에서는 "omegasomes"로 알려진 구조를 통해 소포체와 연결된 세포질에서 많은 다른 부위가 발생합니다.
autophagosomes의 크기는 매우 가변적이며 유기체와 식균되는 분자 또는 세포 기관의 유형에 따라 다릅니다. 효모의 경우 직경 0.4-0.9 μm에서 포유류의 경우 0.5-1.5 μm까지 다양합니다.
autophagosome과 lysosome의 막이 융합되면 이들의 함량이 혼합되어 autophagy의 표적 기질의 소화가 시작됩니다. 이 세포 기관은 autolysosome으로 알려져 있습니다.
일부 저자의 경우 macroautophagy는 유도 된 autophagy 및 baseline autophagy로 하위 분류 될 수 있습니다. 유도 된 거대자가 포식은 장기간의 기아 후에 아미노산을 생산하는 데 사용됩니다.
기저 macroautophagy는 다른 세포질 구성 요소와 세포 내 소기관의 전환에 필수적인 구성 메커니즘 (항상 활성)을 나타냅니다.
미세자가 포식
이러한 유형의자가 포식은 세포질 함량이 상기 세포 기관의 막에서 발생하는 침입을 통해 리소좀에 도입되는 과정을 의미합니다.
일단 리소좀에 도입되면, 이러한 침입에 의해 생성 된 소포는 용해 될 때까지 루멘에서 자유롭게 떠다니며 그 내용물이 특정 효소에 의해 방출되고 분해됩니다.
보호자 매개자가 포식
이러한 유형의자가 포식은 포유류 세포에서만보고되었습니다. 일부 세포질 부분이 비특이적으로 식균되는 거대자가 포식 및 마이크로자가 포식과 달리, 보호자에 의해 매개되는자가 포식은 식세포 될 기질에서 특정 펜타 펩티드 서열의 존재에 의존하기 때문에 매우 특이 적입니다.
일부 연구자들은이 펜타 펩티드 모티프가 KFERQ 서열과 관련이 있으며 세포질 단백질의 30 % 이상에서 발견된다는 것을 확인했습니다.
보호자 단백질이이 보존 된 모티프를 노출시켜 인식을 촉진하고 단백질이 접히는 것을 방지하기 때문에 보호자 단백질이 "보호자 매개"라고합니다.
이 태그가있는 단백질은 리소좀 루멘으로 전위되어 그곳에서 분해됩니다. 분해 기질의 대부분은 해당 효소, 전사 인자 및 이들의 억제제, 칼슘 또는 지질 결합 단백질, 프로 테아 좀 서브 유닛 및 소포 수송과 관련된 일부 단백질입니다.
다른 두 가지 유형의 autophagy와 마찬가지로 샤페론 매개 autophagy는 라벨 인식에서 리소좀 내 기질의 운반 및 분해에 이르기까지 다양한 수준에서 규제되는 프로세스입니다.
풍모
자가 포식 과정의 주요 기능 중 하나는 리소좀 내의 분해를 위해 다양한 경로에 의해 태그가 지정된 노화 또는 "부실한"세포 기관의 제거입니다.
포유류 세포에서 리소좀의 전자 현미경 사진을 관찰 한 덕분에 페 록시 좀과 미토콘드리아의 존재가 발견되었습니다.
예를 들어, 간 세포에서 미토콘드리아의 평균 수명은 10 일이며, 그 후이 세포 기관은 리소좀에 의해 식균되고 분해되고 그 성분은 다른 대사 목적을 위해 재활용됩니다.
영양소 농도가 낮은 조건에서 세포는자가 포식 체의 형성을 촉발하여 세포질의 일부를 선택적으로 "포획"할 수있을뿐만 아니라 이러한자가 포식 체의 소화 된 대사 산물은 외부 조건이 해당 시점에서 제한 될 때 세포가 생존하는 데 도움이 될 수 있습니다. 영양의 관점에서.
건강과 발달에서의 역할
Autophagy는 특정 시간에 필요하지 않은 세포질 부분의 폐기에 참여하기 때문에 분화 과정에서 세포의 재구성에 중요한 기능을합니다.
또한 침입하는 바이러스와 박테리아에 대한 방어 메커니즘의 일부이기 때문에 세포 건강에 중요한 영향을 미칩니다.
오 스미 요시노리 연구
2016 년 노벨상을 수상한 일본 생리 의학 연구원 인 Yoshinori Ohsumi는 많은 단백질의 대사 운명과 이러한 단세포 유기체의 액포를 연구하면서 효모에서자가 포식의 분자 메커니즘을 설명했습니다.
그의 연구에서 Ohsumi는 그 과정에 관련된 단백질과 경로를 확인했을뿐만 아니라, 다른 대사 상태를 "감지"할 수있는 단백질의 작용 덕분에자가 포식 경로가 어떻게 조절되는지를 보여주었습니다.
그의 연구는 격렬한 분해가 일어나는 동안 액포의 정밀한 현미경 관찰로 시작되었습니다. 액포는 효모“쓰레기”와 세포 파편의 저장 장소로 간주됩니다.
이 연구자와 그의 공동 연구자들은자가 포식 (ATG 유전자로 알려짐)과 관련되거나 가설 적으로 관련된 여러 유전자에 대해 돌연변이 유전자형이 결함이있는 효모를 관찰함으로써 유전 적 수준에서 효모의자가 포식 시스템을 설명 할 수있었습니다.
그 후,이 연구팀은 이러한 유전자에 의해 암호화 된 단백질의 주요 유전 적 특성을 결정하고 상호 작용과 효모에서자가 포식의 시작 및 실행을 담당하는 복합체 형성에 중요한 기여를했습니다.
오 스미 요시노리의 연구 덕분에 오늘날 우리는자가 포식의 분자 적 측면과 우리를 구성하는 세포와 기관의 올바른 기능에 미치는 중요한 의미를 더 잘 이해하게되었습니다.
참고 문헌
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