Autofagie (biologie): verschil tussen versies
Geen bewerkingssamenvatting |
Uitbreiding |
||
| Regel 7: | Regel 7: | ||
==Mechanisme== |
==Mechanisme== |
||
Autofagie is een [[cel (biologie)|cellulair proces]]. In de beginfase van autofagie wordt het te verwijderen materiaal omsloten door een dubbel membraan. Dit membraan vormt zich door [[membraanfusie|fusie]] van kleine blaasjes die op ingewikkelde wijze samenkomen. Het volledige omsloten lichaam wordt het ''autofagosoom'' genoemd. Er zijn verschillende eiwitten geïdentificeerd die deelnemen aan het proces. Autofagie wordt strikt gereguleerd: te weinig of te veel kan zeer schadelijk zijn. Het gehele proces verloopt globaal in vijf stappen: |
Autofagie is een complex [[cel (biologie)|cellulair proces]]. In de beginfase van autofagie wordt het te verwijderen materiaal omsloten door een dubbel membraan. Dit membraan vormt zich door [[membraanfusie|fusie]] van kleine blaasjes die op ingewikkelde wijze samenkomen. Het volledige omsloten lichaam wordt het ''autofagosoom'' genoemd. Er zijn verschillende eiwitten geïdentificeerd die deelnemen aan het proces. Autofagie wordt strikt gereguleerd: te weinig of te veel kan zeer schadelijk zijn. Het gehele proces verloopt globaal in vijf stappen: |
||
# Inductie vindt plaats via signaalmoleculen. Speciale [[kinase|proteïnekinasen]] (zoals mTOR-complex 1) die informatie doorgeven over de metabolische status van de cel, worden geactiveerd en activeren de autofagische machinerie. |
# Inductie vindt plaats via signaalmoleculen. Speciale [[kinase|proteïnekinasen]] (zoals mTOR-complex 1) die informatie doorgeven over de metabolische status van de cel, worden geactiveerd en activeren de autofagische machinerie. |
||
| Regel 16: | Regel 16: | ||
Bij autofagie kan ofwel een groot deel van het cytoplasma, of juist een kleine, specifieke lading worden opgenomen in het autofagosoom. De eerste vorm komt voor in omstandigheden van voedselgebrek: wanneer een cel te weinig voedingsstoffen aangevoerd krijgt, worden de energierijke metabolieten uit het cytosol opgevangen, zodat de cel hierop kan overleven. Bij de andere vorm (selectieve autofagie) wordt een specifiek celbestanddeel verpakt in kleine autofagosoompjes. Hun vorm weerspiegelt de vorm van het bestanddeel. Selectieve autofagie zorgt voor de afbraak van beschadigde of anderszins ongewenste [[mitochondrion|mitochondriën]], [[peroxisoom|peroxisomen]], [[ribosoom|ribosomen]] en delen van het [[endoplasmatisch reticulum|ER]]; het wordt ook gebruikt om binnendringende micro-organismen (zoals bacteriën) te vernietigen.<ref>{{en}}{{sc|Zaffagnini G, Martens S. (2016).}} Mechanisms of Selective Autophagy. ''Journal of molecular biology'', '''428''' (9): 1714–1724. {{doi|10.1016/j.jmb.2016.02.004}}.</ref> |
Bij autofagie kan ofwel een groot deel van het cytoplasma, of juist een kleine, specifieke lading worden opgenomen in het autofagosoom. De eerste vorm komt voor in omstandigheden van voedselgebrek: wanneer een cel te weinig voedingsstoffen aangevoerd krijgt, worden de energierijke metabolieten uit het cytosol opgevangen, zodat de cel hierop kan overleven. Bij de andere vorm (selectieve autofagie) wordt een specifiek celbestanddeel verpakt in kleine autofagosoompjes. Hun vorm weerspiegelt de vorm van het bestanddeel. Selectieve autofagie zorgt voor de afbraak van beschadigde of anderszins ongewenste [[mitochondrion|mitochondriën]], [[peroxisoom|peroxisomen]], [[ribosoom|ribosomen]] en delen van het [[endoplasmatisch reticulum|ER]]; het wordt ook gebruikt om binnendringende micro-organismen (zoals bacteriën) te vernietigen.<ref>{{en}}{{sc|Zaffagnini G, Martens S. (2016).}} Mechanisms of Selective Autophagy. ''Journal of molecular biology'', '''428''' (9): 1714–1724. {{doi|10.1016/j.jmb.2016.02.004}}.</ref> |
||
==Functies== |
|||
===Voedselgebrek=== |
|||
Autofagie is grondig onderzocht in [[gist]]cellen (''Saccharomyces''). Men heeft ontdekt dat in omstandigheden van voedselgebrek of uithongering, een hoog niveau van autofagie wordt geïnduceerd. Autofagie helpt de cel te overleven: onnodige eiwitten worden afgebroken en de aminozuren worden gerecycled, zodat de cel nieuwe eiwitten kan synthetiseren die essentieel zijn voor de overleving.<ref name=Klionsky2002>{{citeer journal | auteur = Reggiori F, Klionsky DJ | title = Autophagy in the eukaryotic cell | journal = Eukaryotic Cell | volume = 1 | issue = 1 | pages = 11–21 | date = 2002 | pmid = 12455967 | taal=en | doi = 10.1128/EC.01.1.11-21.2002 }}</ref><ref>{{citeer journal | auteur = Klionsky DJ, Emr SD | title = Autophagy as a regulated pathway of cellular degradation | journal = Science | volume = 290 | issue = 5497 | pages = 1717–21 | date = 2000 | pmid = 11099404 | doi = 10.1126/science.290.5497.1717 | taal=en}}</ref><ref>{{citeer journal | auteur = Levine B, Klionsky DJ | title = Development by self-digestion: molecular mechanisms and biological functions of autophagy | journal = Developmental Cell | volume = 6 | issue = 4 | pages = 463–77 | date = 2004 | pmid = 15068787 | doi = 10.1016/S1534-5807(04)00099-1 |taal=en}}</ref> Ook bij hogere [[eukaryoten]], zoals meercellige dieren, wordt autofagie geïnduceerd als een reactie op een (ernstig) tekort aan voedingsstoffen, bijvoorbeeld vlak na de geboorte.<ref name=Kuma2004>{{citeer journal | auteur = Kuma A, Hatano M, Matsui M, Yamamoto A, Nakaya H, Yoshimori T, Ohsumi Y, Tokuhisa T, Mizushima N | title = The role of autophagy during the early neonatal starvation period | journal = Nature | volume = 432 | issue = 7020 | pages = 1032–6 | date = 2004 | pmid = 15525940 | doi = 10.1038/nature03029 | taal=en }}</ref> Gistcellen waarbij autofagie-eiwitten (ook wel ATG's genaamd) zijn gemuteerd, gaan snel dood in voedingsgebrek. Studies naar de ATG-mutanten, wijzen uit dat autofagie onmisbaar is voor eiwitafbraak in de vacuolen onder uithongeringsomstandigheden.<ref name=Tsukada93>{{cite journal | auteur = Tsukada M, Ohsumi Y | title = Isolation and characterization of autophagy-defective mutants of Saccharomyces cerevisiae | journal = FEBS Letters | volume = 333 | taal=en|issue = 1–2 | pages = 169–74 | date = 1993 | pmid = 8224160 | doi = 10.1016/0014-5793(93)80398-E}}</ref> Door gemuteerde gistcellen te kweken in voedselarme condities, konden ruim 15 genen die betrokken zijn bij autofagie ontdekt worden.<ref name=Tsukada93/> |
|||
===Infectie=== |
|||
Autofagie is van groot belang voor bestrijding van pathogene [[micro-organisme]]n. Wanneer een pathogeen een cel binnendringt, kan deze door middel van autofagie wordt opgeruimd. Dat proces wordt ook wel '''xenofagie''' genoemd. De autofagische machinerie vormt dus een belangrijk onderdeel van de [[immuunsysteem|aangeboren afweer]]. Intracellulaire pathogenen, zoals ''[[Mycobacterium tuberculosis]]'', kunnen soms na [[fagocytose]] ontsnappen naar het [[cytosol]] van de cel. In dat geval is autofagie een mogelijkheid om de pathogeen nog op te ruimen.<ref>{{citeer journal | auteur = Gutierrez MG, Master SS, Singh SB, Taylor GA, Colombo MI, Deretic V | title = Autophagy is a defense mechanism inhibiting BCG and Mycobacterium tuberculosis survival in infected macrophages | journal = Cell | volume = 119 | issue = 6 | pages = 753–66 | date = 2004 | pmid = 15607973 | doi = 10.1016/j.cell.2004.11.038 | taal=en }}</ref> Sommige pathogenen hebben het vermogen ontwikkeld om de versmelting van het autofagosoom en lysosoom te verhinderen. Hierdoor kunnen ze in de cel overleven en de gastheer ernstig ziek maken.<ref name=Deretic2009>{{citeer boek | auteur = Deretic V, Delgado M, Vergne I, Master S, De Haro S, Ponpuak M, Singh S | chapter = Autophagy in immunity against mycobacterium tuberculosis: a model system to dissect immunological roles of autophagy | volume = 335 | pages = 169–88 | year = 2009| taal=en | isbn = 978-3-642-00301-1 | series = Current Topics in Microbiology and Immunology | title = Autophagy in Infection and Immunity }}</ref> |
|||
===Geprogrammeerde celdood=== |
|||
Tijdens [[geprogrammeerde celdood]] komt het vaak voor dat er in de cel autofagosomen verschijnen en dat autofagie-eiwitten geactiveerd worden. Het is nog onduidelijk of deze autofagische activiteit de doodsoorzaak is of juist een poging is om dit te voorkomen. Er zijn weinig aanwijzingen voor een oorzakelijk verband; de meeste onderzoeken wijzen uit dat autofagie een overlevingsmechanisme is dat op gang komt wordt in stervende cellen.<ref name=tavassoly>{{citeer boek|auteur=Tavassoly, I. |title=Dynamics of Cell Fate Decision Mediated by the Interplay of Autophagy and Apoptosis in Cancer Cells|date=2015|publisher=Springer International Publishing|isbn=978-3-319-14962-2|doi=10.1007/978-3-319-14962-2 |series=Springer Theses |taal=en }}</ref><ref name=Shimizu2005>{{citeer journal | auteur = Tsujimoto Y, Shimizu S | title = Another way to die: autophagic programmed cell death | journal = Cell Death and Differentiation | volume = 12| issue = Suppl 2 | pages = 1528–34 | date = 2005 | pmid = 16247500 | taal=en }}</ref> |
|||
==Zie ook== |
==Zie ook== |
||
| Regel 22: | Regel 32: | ||
{{Appendix||2= |
{{Appendix||2= |
||
== |
==Referenties== |
||
| ⚫ | |||
==Literatuur== |
|||
* {{Citeer boek|auteur = Alberts, B.|datum =2015|titel = Molecular Biology of The Cell, 6th edition |uitgever = Garland Science |plaats =New York |ISBN = 978-0-8153-4464-3|pages=725-727|taal =en }} |
* {{Citeer boek|auteur = Alberts, B.|datum =2015|titel = Molecular Biology of The Cell, 6th edition |uitgever = Garland Science |plaats =New York |ISBN = 978-0-8153-4464-3|pages=725-727|taal =en }} |
||
| ⚫ | |||
}} |
}} |
||
Versie van 16 apr 2021 23:55
Autofagie (Grieks: αυτο 'zelf' en φαγειν 'eten') is een natuurlijk, gereguleerd proces waarbij bepaalde componenten van een cel – zoals beschadigde of ongebruikte eiwitten – opgeruimd worden door middel van een lysosoom.[1] Autofagie is van belang bij de normale groei en ontwikkeling van cellen, en speelt een rol bij reactie van de cel op stressoren zoals voedselgebrek en infectie. Oorspronkelijk werd autofagie aangezien als een overlevingsmechanisme van de cel bij voedseltekort, maar inmiddels is duidelijk geworden dat het een normaal celproces is dat essentieel is voor homeostase.
Tijdens autofagie worden relatief grote celbestanddelen – macromoleculen, eiwitaggregaten en zelfs hele organellen – op gereguleerde wijze afgebroken. Deze componenten zijn zo groot dat andere afbraakmechanismen (bijvoorbeeld proteasomale afbraak) hen niet kunnen verwijderen. Stoornissen in autofagie kunnen tot gevolg hebben dat cellen binnendringende pathogenen, ongewenste eiwitaggregaten en abnormaal gevouwen eiwitten niet langer kunnen opruimen, wat kan leiden tot infectieziekten en mogelijk ook tot neurodegeneratie en kanker.[2]
De term autofagie werd al gebruikt in midden van de negentiende eeuw. De huidige betekenis werd geïntroduceerd door de Belgische biochemicus Christian de Duve in 1963 na zijn ontdekking van de werking van het lysosoom.[1] De identificatie van autofagie-gerelateerde genen in gistcellen vanaf de jaren negentig stelde onderzoekers in staat de mechanismen van autofagie te onrafelen. In 2016 ontving de Japanse onderzoeker Yoshinori Osumi de Nobelprijs voor zijn inzichten omtrent autofagie.[3]
Mechanisme
Autofagie is een complex cellulair proces. In de beginfase van autofagie wordt het te verwijderen materiaal omsloten door een dubbel membraan. Dit membraan vormt zich door fusie van kleine blaasjes die op ingewikkelde wijze samenkomen. Het volledige omsloten lichaam wordt het autofagosoom genoemd. Er zijn verschillende eiwitten geïdentificeerd die deelnemen aan het proces. Autofagie wordt strikt gereguleerd: te weinig of te veel kan zeer schadelijk zijn. Het gehele proces verloopt globaal in vijf stappen:
- Inductie vindt plaats via signaalmoleculen. Speciale proteïnekinasen (zoals mTOR-complex 1) die informatie doorgeven over de metabolische status van de cel, worden geactiveerd en activeren de autofagische machinerie.
- Een dubbel membraan vormt zich door fusie van membraanblaasjes en groeit uit tot een karakteristieke halvemaanvormige beker. De membraanblaasjes, gekenmerkt door de aanwezigheid van ATG9, worden gerekruteerd naar een verzamelplaats waar ze worden opgenomen in het groeiende autofagosoom.
- Sluiting van het gevormde lichaam, zodat een autofagosoom ontstaat met een intact, dubbel membraan.
- Fusie van het autofagosoom met een lysosoom, gekatalyseerd door SNARE-eiwitten.
- Vertering van de inhoud van het autolysosoom.
Bij autofagie kan ofwel een groot deel van het cytoplasma, of juist een kleine, specifieke lading worden opgenomen in het autofagosoom. De eerste vorm komt voor in omstandigheden van voedselgebrek: wanneer een cel te weinig voedingsstoffen aangevoerd krijgt, worden de energierijke metabolieten uit het cytosol opgevangen, zodat de cel hierop kan overleven. Bij de andere vorm (selectieve autofagie) wordt een specifiek celbestanddeel verpakt in kleine autofagosoompjes. Hun vorm weerspiegelt de vorm van het bestanddeel. Selectieve autofagie zorgt voor de afbraak van beschadigde of anderszins ongewenste mitochondriën, peroxisomen, ribosomen en delen van het ER; het wordt ook gebruikt om binnendringende micro-organismen (zoals bacteriën) te vernietigen.[4]
Functies
Voedselgebrek
Autofagie is grondig onderzocht in gistcellen (Saccharomyces). Men heeft ontdekt dat in omstandigheden van voedselgebrek of uithongering, een hoog niveau van autofagie wordt geïnduceerd. Autofagie helpt de cel te overleven: onnodige eiwitten worden afgebroken en de aminozuren worden gerecycled, zodat de cel nieuwe eiwitten kan synthetiseren die essentieel zijn voor de overleving.[5][6][7] Ook bij hogere eukaryoten, zoals meercellige dieren, wordt autofagie geïnduceerd als een reactie op een (ernstig) tekort aan voedingsstoffen, bijvoorbeeld vlak na de geboorte.[8] Gistcellen waarbij autofagie-eiwitten (ook wel ATG's genaamd) zijn gemuteerd, gaan snel dood in voedingsgebrek. Studies naar de ATG-mutanten, wijzen uit dat autofagie onmisbaar is voor eiwitafbraak in de vacuolen onder uithongeringsomstandigheden.[9] Door gemuteerde gistcellen te kweken in voedselarme condities, konden ruim 15 genen die betrokken zijn bij autofagie ontdekt worden.[9]
Infectie
Autofagie is van groot belang voor bestrijding van pathogene micro-organismen. Wanneer een pathogeen een cel binnendringt, kan deze door middel van autofagie wordt opgeruimd. Dat proces wordt ook wel xenofagie genoemd. De autofagische machinerie vormt dus een belangrijk onderdeel van de aangeboren afweer. Intracellulaire pathogenen, zoals Mycobacterium tuberculosis, kunnen soms na fagocytose ontsnappen naar het cytosol van de cel. In dat geval is autofagie een mogelijkheid om de pathogeen nog op te ruimen.[10] Sommige pathogenen hebben het vermogen ontwikkeld om de versmelting van het autofagosoom en lysosoom te verhinderen. Hierdoor kunnen ze in de cel overleven en de gastheer ernstig ziek maken.[11]
Geprogrammeerde celdood
Tijdens geprogrammeerde celdood komt het vaak voor dat er in de cel autofagosomen verschijnen en dat autofagie-eiwitten geactiveerd worden. Het is nog onduidelijk of deze autofagische activiteit de doodsoorzaak is of juist een poging is om dit te voorkomen. Er zijn weinig aanwijzingen voor een oorzakelijk verband; de meeste onderzoeken wijzen uit dat autofagie een overlevingsmechanisme is dat op gang komt wordt in stervende cellen.[12][13]
Zie ook
Referenties
Literatuur
|