Автофагия

Автофагия — это разрушение и утилизация отработанных компонентов клетки. Отработанные структуры клетки (например, митохондрии) окружаются цистерной гладкого ЭПС и замыкаются в кольцо. После этого с ними сливаются лизосомы и активированные гидролитические ферменты «переваривают» содержимое образованного пузырька.

Автофагия — непрерывный процесс, поддерживающий баланс между синтезом и деградацией и обеспечивающий необходимые условия для нормального клеточного роста и развития организма. Такая утилизация выполняет несколько функций: получение питательных веществ клеткой при голодании, поддержка клеточного гомеостаза, регуляция апоптоза и ряд других.

Однако многие детали процесса автофагии были до недавнего времени неизвестны. Работы японского ученого Ё. Осуми по изучению автофагии в клетках дрожжей восполнили этот пробел. Был исследован молекулярный механизм аутофагии, за что в 2016 г. ему была присуждена Нобелевская премия.

Процесс аутофагии проходит в несколько этапов (рис. 3.20).

Схема процесса аутофагии в эукариотической клетке

Рис. 3.20. Схема процесса аутофагии в эукариотической клетке

Первый этап — сигнальный или индукционный. Клетка получает сигнал, который запускает процесс образования будущей аутофаго- сомы. Для этого могут быть использованы имеющиеся в цитоплазме мембраны или она синтезируется de novo. Сигналом могут быть: голодание клетки из-за нехватки метаболитов (в основном, аминокислот); стрессы разного типа; инфекционный процесс (вирусный или бактериальный); гипоксия; ростовые факторы; гормональный дисбаланс и др.

Второй этап — формирование фагофора, во время которого происходит образование двойной мембраны, постепенно окружающей компоненты клетки (отработанные рибосомы, митохондрии, фрагменты ретикулума и др.). Образование и рост мембраны контролируется и направляется комплексом из более чем тридцати специальных генов и их белковых продуктов. Это гены группы Atg и LC3. В конце этапа формируется замкнутый двуслойный мембранный пузырек — аутофа- госома (первичная аутофагосома).

Третий этап — слияние, когда происходит слияние аутофагосомы с лизосомой, содержащей комплекс гидролитических ферментов, после чего формируется однослойный пузырек и начинается процесс переваривания содержимого аутофагосомы.

Четвертый этап — образование вторичной аутофаголизосомы и окончательное переваривание заключенных в ней компонентов клетки.

Выделяют три вида аутофагии (рис. 3.21). Макроаутофагия, которая была описана выше, предназначена для утилизации отработанных крупных молекулярных комплексов и органоидов клетки. Микроау- тофагия, при которой аутофагосома не образуется, а макромолекулы и небольшие фрагменты мембран и органоидов клетки захватываются самой лизосомой и перевариваются. Третий вид аутофагии — шапе- рон-зависимая аутофагия происходит при участии специальных цитоплазматических белков — шаперонов (hsc70), которые транспортируют белки через мембрану лизосом с помощью рецепторно-транспортного комплекса LAMP24. В последнем случае также не требуется формирования аутофагического мембранного пузырька.

При ряде патологических процессов автофагия может перейти в свою крайнюю форму — автолиз — полный распад клеток и тканей под действием собственных ферментов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >