Autofágia
Nobelovka za medicínu 2016
Odbúranie prebytočných a poškodených bunkových štruktúr
Autofágia je mechanizmus udržania bunečnej homeostázy. Je dôležitá pre správne fungovanie buniek a prebieha v každej našej bunke. Ide o proces „samopožierania sa“, keď bunky ničia a recyklujú nepotrebné alebo nežiaduce bunkové komponenty ako poškodené bielkoviny či vírusy a baktérie. Rozkladné enzýmy rozložia prenesené biomolekuly na menšie časti a tie bunka dokáže recyklovať a použiť ako živiny.
Naše bunky majú rôzne špecializované oddelenia. Lyzozómy tvoria jednu takú súčasť celku a obsahujú enzýmy na trávenie bunkového obsahu. V bunke je typ vezikúl nazývaný autofagozóm. Keď sa tvorí autofagozóm, pohlcuje bunkový obsah, ako sú poškodené proteíny a organely. Nakoniec sa spojí s lyzozómom, kde sa obsah rozloží na menšie zložky. Tento proces poskytuje bunke živiny a stavebné kamene na obnovu.
V živočíšnych bunkách prebieha proces autofágie v takzvaných lyzozómoch, teda bunkových organelách (štruktúrna a funkčná subjednotka cytoplazmy - celý obsah bunky okrem jadernej hmoty), ktoré dokážu rozložiť všetky biomolekuly: cukry, tuky aj bielkoviny. Aby sa náklad (biomolekuly, vírusy a baktérie) dostal až do lyzozómu, existuje v bunke prepracovaný transportný systém. A ten funguje na základe vytvorenia vezikuly, teda prenosného membránového obalu, ktorý svoj náklad najprv obkolesí a neskôr uzavrie. Vezikula s nákladom vnútri sa nazýva autofagozóm a je schopná spojiť sa s lyzozómom, v ktorom rozkladné enzýmy urobia svoju prácu.
Stresové signály iniciujú autofágiu a mechanizmus, ktorým proteíny a proteínové komplexy podporujú odlišné štádiá tvorby autofagozómov.
Autofagozóm – transportná vezikula (membránový obal, ktorý svoj náklad najprv obkolesí a potom uzavrie), sa vytvára okolo nežiaducich alebo nepotrebných biomolekúl. Takýto náklad následne prenesú k lyzozómu, s ktorým sa napokon spoja. Obsah lyzozómu je bohatý na rozkladné enzýmy, ktoré prenesené biomolekuly rozložia na menšie časti. Tie bunka dokáže recyklovať a použiť ako živiny.
Proces autofágie poskytuje materiál na opravu bunkových komponentov a ich recykláciu. Ide o dôležitú odpoveď bunky na rôzne stresové podnety z okolia, ako napríklad nedostatok živín či napadnutie vírusmi a baktériami.
Zatiaľ identifikujeme 15 génov, ktoré sú zodpovedné za spúšťanie a reguláciu autofágie. Tie kódujú celú kaskádu rôznych kontrolných bielkovín a bielkovinových komplexov, z ktorých každá vplýva na niektoré zo štádií vytvárania autofagozómu.
Autofágia je cesta, v ktorej sa časti eukaryotických buniek sami trávia v lyzozóme alebo vakuole. Autofágia má úlohu v organelulárnej prestavbe, kontrole kvality proteínov a organiel, v prevencii genotoxického stresu, potlačení nádoru, eliminácii patogénov, regulácii imunity a zápalu. Aj keď je autofágia zvyčajne degradačnou cestou, podieľa sa aj na biosyntetických a sekrečných procesoch. Vzhľadom na to, že autofágia má zásadnú úlohu v mnohých základných bunkových funkciách, nie je prekvapujúce, že autofagická dysfunkcia je spojená s celým radom ľudských chorôb.
Kľúčovou úlohou autofágového aparátu v diferenciácii a vývoji je homeostáza živín a energie, adaptácia na stres, potlačenie tumoru, vrodená a adaptívna imunita, metabolizmus, regulácia zápalu a ochrana pred srdcovými a kostrovými chorobami, neurodegeneráciou a starnutím. Tieto úlohy pramenia zo schopnosti autofágie degradovať nežiaduce alebo škodlivé substráty (väčšinou prostredníctvom selektívnej autofágie), recyklovať cytoplazmatické zložky počas stresu v prostredí (do značnej miery prostredníctvom neselektívnej autofágie) a od iných homeostatických funkcií autofágového zariadenia. Mutácie v génoch, ktoré kódujú základné komponenty, ktoré sú potrebné na tvorbu autofagozómov, sú spojené s ľudským ochorením.