Autofagi

Autofagi (gr. autos - selv; phagein - spise). Spise seg selv, selvspising ved at proteiner og organeller i celler blir omgitt av en cellemembran og nedbrutt av enzymer (katabolisme) , og nedbrytningsproduktene blir resirkulert og går inn i metabolismen på nytt. Det vanligste nedbrytningssystemet for ikke-funksjonelle proteiner hos eukaryoter er via ubiquitinmerking og proteasomer (proteafagi, aggrefagi (proteinaggregater) og protein homeostase). Klorofagi hos planter er et nedbrytningssystem for kloroplaster, peroksifagi (for peroksisomer), mitofagi hos dyr (for mitokondrier), ribofagi (for ribosomer), retikulofagi hos dyr(ER), xenofagi (for patogener) som en del av immunforsvaret.

Autofagi gir gjenbruk og resirkulering av næringsstoffer, samt deltar i  fjerning av proteiner og ikke-funksjonelle organeller. Spesielle vesikler, autofagivesikler,  omgir cellematerialet som skal resirkuleres, og blir transportert til spesielle vakuoler (lysosomer hos dyr) for nedbrytning. Autofagi er ernæring ved å omsette stoffer fra egen metabolisme hvor et eget dobbeltmembransystem kalt fagofor (gr. phagein - spise) omkring organeller kalt autofagosomer snører av og omgir organisk materiale eller organeller som skal nedbrytes . Autofagi (selvspising) er en nedbrytningsprosess hvor innholdet i cytoplasma i cellene blir tatt vare på og resirkulert under stress eller naturlige utviklingsprosesser. Autofagi bidrar til å opprettholde indre likevekt (homeostase) i både dyr og planter.. Autofagosomene frakter innholdet til vakuoler,  eller lysosomer hos dyr, hvor nedbrytningen skjer. 

Autofagi i planter

Den ytre membranen med autofagosomet fusjonerer med vakuolemembranen (tonoplast), og resten av innholdet kommer inn i vakuolen hvor det blir nedbrutt av hydrolyttiske enzymer (hydrolaser, proteaser) og klargjort for resirkulering til andre deler av planten. Autofagi er vanlig i hypersensitivitetsreaksjoner som tørke, saltpåvirkning, oksidativt stress, næringsmangel eller via patogener. Autofagi kan også være styrt av chaperoner, og forekommer også ved programmert celledød. Autofagilegeme er en organelle omgitt av dobbel membran avledet fra et autofagosom, og som blir fraktet inn i vakuolen hvor dens innhold blir frigitt.

Autofagi hos gjær, sopp, planter, dyr og mennesker

Autofagi finnes hos alle aukaryote celler i gjær, sopp, planter, dyr og mennesker, og mekanismen for autofagi har mange evolusjonære likhetstrekk. Autofagosomene danner lukkete vesikler, men innholder ikke selv hydrolyttiske enzymer. sørger autofagosomene å . Det er forskjellige typer autofagi.

Makroautofagi omsetter og bryter ned store deler av cytoplasma, celleorganeller eller fjerner virus og bakterier som har invadert cellene. En fagofor dannet fra endoplasmatisk retikulum danner et autofagosom som deretter fusjonerer med en nedbrytningsvakuole eller lysosom med hydrolaser (hydrolyttiske enzymer). Nedbrytningsprodukter i form av aminosyrer, sukker, lipider og nukleinsyrer transporteres ut i cytoplasma hvor de blir gjenbrukt.

Mikroautofagi fjerne langlevete, aggregerte og feilpakkete proteiner, samt andre makromolekyler som ikke lenger har noen funksjon i cellen. Kan skje via invaginering av vakuolemembranen.

Mitofagi er selektiv nedbrytning av mitokondrier via autofagi, mitokondrier som er skadet eller skadet av stress eller alder, for eksempel fra oksidativt stress via reaktive oksygenforbindelser. Mitofagi er beskrevet i både gjærceller og i pattedyr. Mitofagi hos mennesker kan skje via en serin-threonin proteinkinase (PTEN-indusert kinase), samt Parkin E3-ubiquitin ligase som deltar i ubiquitinering, og er muligens koblet til enkelte sykdomstilstander som Parkinsons sykdom og Alzheimer.

Autofagi spiller en viktig rolle i å oppretteholde et stabilt miljø i cellene, homeostase. Merking med ubikitin og nedbrytning via proteasomene er en annen mekanisme bryter ned og proteiner med kort levetid. Autofagi kan i noen tilfeller føre til celledød (apoptose hos dyr).

Oppdagelse

Autofagosomer ble oppdaget av cellebiologen Christian de Duve som fikk nobelprisen i fysiologi eller medisin i 1974 sammen med Albert Claude og George E Palade for ”den strukturelle og funksjonelle organiseringen av cellen”. I 2016 fikk japaneren Yoshinori Ohsumi nobelprisen i fysiologi eller medisin for ”oppdagelsen av mekanismen for autofagi”. Ohsumi brukte bakegjær (Saccharomyces cerevisae) som modellorganisme, og med gjærmutanter kunne han klarlegge den cellulære og genetiske mekanismen med autofagirelaterte gener for både mikroautofagi og makroautofagi. Han observerte hvordan autofagosomer tømte innholdet ut i vakuoler i gjærcellene, vakuoler som har tilsvarende funksjoner som lysosomer hos dyr.

Rapamycin (TOR) kinase (TOR- target of rapamycin) er en serin-threonin proteinkinase som fosforylerer og har mange reguleringsfunksjoner i cellene, sammen med RPTOR, og deltar også i autofagi.

Litteratur

Wikipedia

Tilbake til hovedside

Publisert 4. feb. 2011 10:09 - Sist endret 24. sep. 2019 09:47