Az autofagoszóma egy gömb alakú szerkezet, kétrétegű membránokkal. Ez a makroautofágia kulcsszerkezete , a citoplazmatikus tartalmak (például rendellenes intracelluláris fehérjék, túlzott vagy sérült organellumok, mikrobiális invázió) intracelluláris lebontására szolgáló rendszer. A képződés után az autofagoszómák citoplazmatikus komponenseket szállítanak a lizoszómákba . Az autofagoszóma külső membránja összeolvad a lizoszómával, és autolizoszómát alkot . A lizoszóma hidrolázok elpusztítják az autofagoszóma tartalmát és belső membránját. [egy]
Az autofagoszómák képződését az élesztőtől a magasabb rendű eukariótákig jól megőrzött gének szabályozzák. E gének nómenklatúrája cikkről cikkre változott, de az utóbbi években leegyszerűsödött. A korábban APG, AUT, CVT, GSA, PAZ és PDD néven ismert géncsaládok most egyesülnek az ATG családba (az AuTophaGy-vel rokon). [2]
Az autofagoszómák mérete emlősöknél és élesztőgombáknál eltérő . Az élesztő autofagoszómái körülbelül 500-900 nm, míg az emlősök autofagoszómái nagyobbak (500-1500 nm). Néhány sejtes példában, például embrionális őssejtekben , embrionális fibroblasztokban és hepatocitákban , az autofagoszómák fénymikroszkóppal láthatók, és gyűrűszerű struktúráknak tekinthetők. [3]
Az endoplazmatikus retikulumon lévő omegaszóma autofagoszómális képződésének kezdeti szakasza , amelyet a fagoforoknak nevezett struktúrák megnyúlása követ. [négy]
Az autofagoszómák kialakulását az Atg gének szabályozzák az Atg12-Atg5 és LC3 komplexeken keresztül. Az Atg12-Atg5 konjugátum az Atg16-tal is kölcsönhatásba lép, és nagyobb komplexeket képez. Az Atg5 módosítása Atg12-vel szükséges az eredeti membrán meghosszabbításához. [5]
A gömb alakú szerkezet kialakulása után az ATG12-ATG5:ATG16L1 komplex disszociál az autofagoszómáról. Az LC3 -at az ATG4 proteáz hasítja, így citoszolos LC3 képződik. Az LC3 hasítása szükséges az autofagoszóma és a célmembrán terminális fúziójához. Az LC3-at általában autofagoszóma markerként használják az immuncitokémiában, mivel a vezikula szerves része, és a fúzió előtti utolsó pillanatig kapcsolatban marad. Először is, az autofagoszómák egyesülnek endoszómális eredetű endoszómákkal vagy hólyagokkal. Ezeket a struktúrákat amfiszómáknak vagy köztes autofág vakuólumoknak nevezik. [6] Ezek a struktúrák azonban még kis lizoszómális fehérjék, például a katepszin D endocitikus markereit is tartalmazzák.
A folyamat hasonló az élesztőben, de a génnevek eltérőek. Például az emlősökben az LC3 az Atg8 az élesztőben, és az autofagoszómák egy pre-autofagoszóma szerkezetből (PAS) jönnek létre, amely különbözik az emlős sejt progenitor struktúráitól. Az élesztő preautofagoszómális szerkezetét a vakuólum közelében lokalizált komplexként írják le. Ennek a lokalizációnak a jelentősége azonban nem ismert. Az érett élesztő autofagoszómák közvetlenül fuzionálnak vakuómákkal vagy lizoszómákkal, és nem képeznek amfiszómákat, mint az emlősökben. [7]
Más ismert gének, például az Atg1, Atg13 és Atg17 szintén részt vesznek az élesztő autofagoszóma érésében. Az Atg1 egy kináz, amelynek aktivitása megnő az autofágia indukálásakor. Az Atg13 szabályozza az Atg1-et, és együtt alkotnak egy Atg13:Atg1 nevű komplexet, amely a tápanyag-érzékelés mesterétől, Tortól kap jeleket. Az Atg1 az autofagoszóma kialakulásának későbbi szakaszaiban is fontos. [nyolc]
A neuronokban az autofagoszómák a neuritok csúcsain keletkeznek, és az axon mentén a sejttest felé haladva érnek (savasodnak) . [9] Ez az axonális transzport károsodik, ha a huntingtin vagy interakciós partnere, a HAP1, amely az idegsejtek autofagoszómáival együtt lokalizálódik, kimerül. [tíz]