Аутофагально-лизосомальная система расщепления белка апоптоз

Отдельно от протеасом клеточные белки расщепляются во внутриклеточном компартменте, называемом лизосомой. Лизосомы расположены по всему цитозолю, где они постепенно образуются из эндосом или фагосом. Лизосомы содержат различные гидролитические ферменты, которые расщепляют белки и другие вещества. Лизосомальная система менее избирательна, чем убиквитин-протеасомная система, которая ориентирована на конкретные белки.

Внеклеточные компоненты, включая компоненты цитоплазматической мембраны, входят в лизосомальную систему посредством эндоцитоза, в то время как внутриклеточные компоненты (частицы цитоплазмы, в том числе некоторые органеллы) отделяются вследствие аутофагии. В процессе аутофагии цитозольные компоненты, в том числе старые органеллы, предназначенные для расщепления в лизосомах, окружаются мембраной, образуя аутофагальный пузырек. Затем этот пузырек сливается с лизосомой.

А в процессе эндоцитоза в цитоплазматической мембране формируются пузырьки, «отшнуровываясь», отделяя часть внеклеточного матрикса и формируя раннюю эндосому. Ранняя эндосома вместе с другими пузырьками, несущими лизосомные мембранные белки, сливается с поздней эндосомой. Перед слиянием с лизосомой поздняя эндосома созревает до мультивезику-лярного тела.

В обоих случаях содержимое пузырьков расщепляется в лизосомах гидролитическими ферментами, такими как катепсины, а расщепленные клеточные компоненты затем либо возвращаются для повторного использования обратно в цитозоль, либо выделяются из клетки посредством экзоцитоза. Последние исследования показали, что аутофагия является запасным путем очищения ЭПР при нарушенной ERAD, играя, таким образом, непосредственную роль в контроле качества белка.

Большой объем информации о регулировании лизосомальной системы поступает в результате исследований на крысах. В условиях голодания протеолиз путем аутофагии индуцируется на высоком уровне. Этот процесс называется макроаутофагией. Хотя лизосомальная система, как полагают, присутствует во всех тканях (например, наличие аутофагальных клеток описано в развивающемся кишечнике), макроаутофагальные клетки наиболее активно экспрессируются в печени в ответ на голодание.

Считается, что макроаутофагия является главным источником аминокислот во время голодания и представляет собой основной механизм для установления гомеостаза глюкозы в периоды голодания у новорожденных детей. Организм новорожденных адаптируется к потере питательных веществ, получаемых из плаценты, индуцируя аутофагию. Затухание формирования аутофагосом у мышей из-за дефицита генов Atg5 или Atg7, связанных с аутофагией, приводит к неспособности регулировать обмен при кратковременном голодании, и новорожденные мыши вскоре после рождения (12 час) погибают. Таким образом, высвобождение аминокислот из тканей позволяет новорожденным поддерживать энергетический гомеостаз в периоды голодания.

Скорость аутофагии физиологически контролируется концентрацией аминокислот с активацией системы, когда поставка аминокислот снижается, и торможением системы, когда поставка аминокислот увеличивается. Каскады протеинкиназы, в том числе mTOR и eIF2, участвуют в регуляции аутофагии, и аминокислоты, по всей видимости, оказывают свое воздействие через эти пути, но отдельно от инсулина.

В литературе сообщалось о наличии явного рецептора на поверхности клетки, который при супрессии макроаутофагии реагирует на лейцин, но этот белок или фактор еще только предстоит окончательно определить.

Источник: http://meduniver.com