オートファゴソーム

オートファゴソームは、二重膜を持つ球状の構造です。^[2]これは、細胞質内容物（異常な細胞内タンパク質、過剰または損傷した細胞小器官、侵入した微生物など）の細胞内分解システムであるマクロオートファジーの重要な構造です。形成後、オートファゴソームは細胞質成分をリソソームに送ります。オートファゴソームの外膜はリソソームと融合してオートリソソームを形成します。リソソームの加水分解酵素は、オートファゴソームによって運ばれた内容物とその内膜を分解します。^[3]

オートファゴソームの形成は、酵母から高等真核生物までよく保存されている遺伝子によって制御されています。これらの遺伝子の命名法は論文ごとに異なっていましたが、近年簡素化されています。以前はAPG、AUT、CVT、GSA、PAZ、PDDとして知られていた遺伝子ファミリーは、現在ATG（AuTophaGy関連）ファミリーとして統一されています。^[4]

オートファゴソームの大きさは哺乳類と酵母で異なります。酵母のオートファゴソームは約500～900 nmですが、哺乳類のオートファゴソームはそれより大きく（500～1500 nm）、胚性幹細胞、胚性線維芽細胞、肝細胞などの細胞では、オートファゴソームは光学顕微鏡で観察でき、リング状の構造として見ることができます。^[3]

オートファゴソームの最初のステップは小胞体上のオメガソームの形成であり、続いてファゴフォアと呼ばれる構造が伸長する。^[5]

オートファゴソームの形成は、Atg12-Atg5およびLC3複合体を介してAtg遺伝子によって制御されます。Atg12-Atg5複合体はAtg16と相互作用してより大きな複合体を形成します。Atg12によるAtg5の修飾は、最初の膜の伸長に不可欠です。^[6]

球状構造の形成後、ATG12 - ATG5 : ATG16L1の複合体はオートファゴソームから解離します。LC3はATG4プロテアーゼによって切断され、細胞質 LC3 を生成します。LC3 の切断は、オートファゴソームとその標的膜の最終​​融合に必要です。LC3は小胞の重要な部分であり、融合前の最後の瞬間まで結合したままであるため、免疫細胞化学ではオートファゴソームのマーカーとしてよく使用されます。最初に、オートファゴソームはエンドソームまたはエンドソーム由来の小胞と融合します。これらの構造はその後、アンフィソームまたは中間オートファジー小胞と呼ばれます。^{[7]それにもかかわらず、これらの構造には、}カテプシン D などの小さなリソソームタンパク質でさえ、エンドサイトーシスマーカーが含まれています。

酵母でもプロセスは同様ですが、遺伝子名は異なります。たとえば、哺乳類のLC3は酵母ではAtg8であり、オートファゴソームは哺乳類細胞の前駆体構造とは異なるプレオートファゴソーム構造（PAS）から生成されます。酵母のプレオートファゴソーム構造は、液胞の近くに局在する複合体として説明されています。ただし、この局在の重要性はわかっていません。成熟した酵母オートファゴソームは液胞またはリソソームと直接融合し、哺乳類のようにアンフィソームを形成しません。^[8]

酵母オートファゴソームの成熟には、Atg1、Atg13、Atg17などの他の因子も関与することが知られています。Atg1はオートファジー誘導時にアップレギュレーションされるキナーゼです。Atg13はAtg1を制御し、一緒にAtg13:Atg1と呼ばれる複合体を形成し、栄養素感知のマスターであるTorから信号を受け取ります。Atg1はオートファゴソーム形成の後期段階でも重要です。^[8]

ニューロンでは、オートファゴソームは神経突起の先端で生成され、軸索に沿って細胞体に向かって移動するにつれて成熟（酸性化）します。^{[9]ニューロン内でオートファゴソームと共局在する}ハンチンチンまたはその相互作用パートナーHAP1が枯渇すると、この軸索輸送が阻害されます。 ^[10]