¿Sabes qué autofagia ganó el Premio Nobel del año pasado? ¿Solo cómete tú mismo?
El Premio Nobel de Fisiología o Medicina del año pasado fue otorgado al japonés Yoshinori Ohsumi. ¿Quién es? Este es un gran nombre en la industria. El premio le fue otorgado por su descubrimiento del mecanismo de la autofagia. Todo el mundo sabe acerca de las células. ¿Qué es exactamente la autofagia? Hagámoslo juntos.
Yoshinori Ohsumi estudió el mecanismo de autofagia de Saccharomyces cerevisiae. Saccharomyces cerevisiae es un organismo modelo muy clásico. Después de más de 20 años de investigación, se han descubierto en la levadura 34 genes relacionados con la autofagia. ¿Qué es la autofagia?
De hecho, la autofagia significa comerse a uno mismo. Simplemente no comas con la boca. Después de todo, las células no tienen boca. La autofagia ocurre cuando las células degradan sus propias estructuras, desmontan algunas partes temporalmente inútiles en módulos más pequeños y luego las vuelven a ensamblar en lo que necesitan. Esto es autofagia.
En las células vegetales y en las células de levadura, la autofagia se produce en la vacuola. La autofagia ocurre en los lisosomas de las células animales. Desde una proteína hasta un orgánulo completo, todo es degradable. Por supuesto, todas estas cosas están compuestas de aminoácidos.
La autofagia es una vía de catabolismo intracelular. Existe otra vía llamada vía ubiquitina-proteosoma. En pocas palabras, la ubiquitina se agrega a la proteína, se etiqueta y luego se envía al proteosoma para su digestión.
La historia del descubrimiento de la autofagia es esta.
En primer lugar, en 1956, Clark utilizó un microscopio electrónico para descubrir una estructura de membrana en las células de riñón de ratón. Esta cosa era bastante sustancial y el citoplasma contenía muchas cosas, incluso mitocondrias.
Luego, en 1963, hubo un encuentro lisosomal, y Christian de Duve llamó por primera vez a esto autofagia.
En los años 90, Daniel J. Klionsky y Yoshinori Ohsumi comenzaron a utilizar levadura para estudiar la autofagia.
Posteriormente, cada vez más científicos se unieron al equipo que estudiaba la autofagia.
La autofagia se puede dividir en tres formas. Esto se basa en cómo se empaqueta y transporta el material.
El primer tipo se llama macroautofagia, también llamada macroautofagia, como su nombre indica, es relativamente grande. Se utilizan membranas celulares u otras membranas de doble capa para envolver materiales no deseados y luego fusionarlos con lisosomas. Suele ser un orgánulo relativamente grande o algo así.
El segundo tipo se llama autofagia. Como sugiere el nombre, es relativamente pequeño y los lisosomas o vacuolas se utilizan directamente para engullir cosas que necesitan ser degradadas. Quizás sea un orgánulo, quizás sea una proteína.
El tercer tipo se llama autofagia mediada por chaperonas. Esto significa que las chaperonas restauran las proteínas en las células desde su estado plegado al estado desplegado y luego las colocan en lisosomas.
Estos tres tipos de autofagia son todos métodos de autofagia. El primero es el más importante y el más investigado. Entonces, en un sentido estricto, la autofagia es autofagia.
Además, la autofagia se divide en dos tipos, la autofagia no selectiva y la autofagia selectiva. En levaduras, la autofagia selectiva se puede dividir en vía cvt, mitofagia y autofagia peroxisomal. El primero significa aminoenzima cutánea, glicopirrolato.
Los precursores de enzimas como la glucanasa son enviados a la vacuola, que activa dichas enzimas y luego las devuelve al citoplasma, donde funcionan como hidrolasas.
Solo existe el primer tipo en las células de levadura, la autofagia.
Así es como ocurre la autofagia.
En el primer paso, el núcleo celular envía una señal indicando que una determinada parte de la célula necesita ser degradada, o la basura induce una determinada reacción en la célula, y se produce la autofagia. Una vez que las células reciben estas señales, se acercan a una proteína llamada Atg8, también llamada PAS, en las células de levadura para formar autofagia. Las células de mamíferos comienzan a formar una estructura plana de doble membrana con forma de cuenco en algún lugar donde el retículo endoplásmico y las mitocondrias entran en contacto. Esta estructura continúa extendiéndose y expandiéndose, y finalmente se convierte en autofagia. Esta membrana puede ser parte de la membrana de ciertos orgánulos que envuelven cosas que se van a degradar, como el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi, la endocitosis, la membrana plasmática y las mitocondrias. Por supuesto, la membrana también se puede montar inmediatamente in situ. Envuelve esas cosas que no necesitas. Este paso es la formación de la autofagia. Esto es temporal.
En el segundo paso, la autofagia se expande, cierra y envuelve gradualmente la basura. La autofagia es esférica.
El tercer paso es la fusión de la autofagia con vacuolas o lisosomas. De todos modos, todas son membranas y no hay presión cuando se fusionan.
El cuarto y último paso es que después de que la autofagia se fusiona con la vacuola o lisosoma, las cosas innecesarias se descomponen bajo la acción de algunas enzimas. Se descompone en aminoácidos, ácidos grasos, etc. y los residuos restantes se excretan de las células. Por supuesto, también es posible conservarlo temporalmente. Quizás reciclado.
Hablando de autofagia, seguro que se te ocurre otra palabra. Apoptosis. Entonces, ¿son estos dos lo mismo?
La respuesta es no, autofagia y apoptosis no son lo mismo. ¿Están relacionados? Esto es imprescindible.
Existen tres tipos de muerte celular: necrosis, apoptosis y autofagia. La autofagia y la apoptosis van de la mano.
La necrosis se refiere al daño al cuerpo, cese del metabolismo celular y pérdida de función. Los lisosomas liberan enzimas hidrolíticas que descomponen toda la célula, o los glóbulos blancos viajan miles de kilómetros para liberar enzimas hidrolíticas.
La apoptosis también se llama muerte celular programada. Se basa en una gran cantidad de enzimas hidrolíticas como las caspasas. La apoptosis tiene las siguientes características: condensación cromosómica, contracción celular, degradación del ADN y formación de cuerpos apoptóticos. Esto es de un libro de biología de la escuela secundaria. Las partes restantes son devoradas por los macrófagos.
La autofagia también se conoce como muerte celular programada tipo 2. Esto es puramente lisosoma. No depende de ciertas enzimas.
¿Cuál es la relación entre apoptosis y autofagia? La apoptosis y la autofagia son un equilibrio dinámico. La autofagia puede preceder y, por tanto, iniciar la apoptosis. La autofagia también puede proteger a las células al inhibir la apoptosis. La autofagia también puede convertirse en apoptosis.
En estos tres pasos se completa la autofagia. Pero hay un problema. ¿De dónde vino la película que originalmente envolvía la basura?
En la levadura, el proceso es el siguiente. La membrana se expandirá y crecerá en el sitio de ensamblaje de la autofagia (PAS, cerca de la vacuola) bajo la acción de proteínas como Atg8. Luego se convierte en autofagia.
En las células de los mamíferos, este proceso es diferente. La autofagia ocurre en toda la célula. Entonces ahora tenemos muchas suposiciones.
La primera hipótesis es que la membrana de autofagia se origina en el retículo endoplásmico. La autofagia se forma donde el retículo endoplasmático y las mitocondrias entran en contacto. Por ello, se ha dicho que la membrana de autofagia se origina en la membrana externa de las mitocondrias.
También existen tres hipótesis de que la membrana de autofagia proviene del aparato de Golgi, la endocitosis (es decir, de la membrana celular) y la membrana celular. Cada una de estas hipótesis tiene su propia evidencia y actualmente es difícil decir cuál es la correcta. Quizás no importe. Nadie lo sabe.
De eso se trata la autofagia. Probablemente lo entiendas, ¿verdad? La autofagia es un proceso muy conservado en las células que rara vez ha evolucionado. La autofagia parece adaptarse al entorno, especialmente en momentos malos, como la falta de nutrición, el hambre, un gran estrés o especial falta de oxígeno y agua, lo que requiere autofagia.
La autofagia es ahora muy importante para la investigación clínica. Por ejemplo, los tumores a menudo pueden crecer en entornos muy hostiles porque las células tumorales tienen una autofagia muy fuerte. Entonces, en teoría, si se bloquea la autofagia de las células tumorales, ¿dejarán de crecer?
Otro ejemplo son algunas enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Parkinson, en las que hay proteínas mal plegadas en el cerebro. Y no se puede eliminar. En esencia, también es un problema de autofagia.
La autofagia también está relacionada con la inmunidad. En resumen, la investigación actual sobre la autofagia no es lo suficientemente profunda, especialmente la investigación sobre genes y mecanismos de autofagia. Así que esperemos a que los científicos vuelvan a intentarlo~