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==Definition==
 
==Definition==
'''Autophagie''' ist ein Begriff aus der [[Zytologie]] und beschreibt die Fähigkeit von [[Zelle]]n, eigene Fragmente bzw. Bestandteile (Z. B. fehlgefaltete [[Protein]]e oder [[Zellorganelle]]n) zu abbauen. Oftmals werden dabei die Abbauprodukte weiterverwertet. Werden Stoffe aus dem [[Extrazellulärraum]] aufgenommen und abgebaut, spricht man von [[Phagozytose]]. Autophagie wird bei sämtlichen [[Eukaryont]]en, aber auch bei einigen [[Prokaryont|prokaryontischen]] [[Lebewesen]] betrieben.
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Die '''Autophagie''' ist ein [[intrazellulär]]er Prozess, bei dem zelleigenes [[zytosolisch]]es Material wie fehlgefaltete [[Protein]]e oder beschädigte [[Zellorganelle]]n abgebaut werden.  
  
==Biologische Bedeutung==
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==Mechanismus==
* Die Autophagie spielt eine wichtige Rolle im [[Immunsystem]] sämtlicher [[Lebewesen]]. In die Zelle eingedrungene [[Krankheitserreger]] oder Fremd[[eiweiß]]e können von Zellen abgebaut und somit unschädlich gemacht werden. Somit kommt der Autophagie eine entscheidende Bedeutung bei der [[Immunantwort]] zu.
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Bei der Autophagie wird zelluläres Material in ein spezialisiertes Organell, das [[Autophagosom]], aufgenommen. Dieses verschmilzt mit [[Lysosom]]en, wodurch sogenannte [[Autophagolysosom]]en entstehen. Das zyotosolische Material aus den Autophagosomen wird durch die [[Enzym]]e der Lysosomen abgebaut.
* Die Aufrechterhaltung der Funktionalität einer Zelle wird durch Autophagie gewährleistet. So müssen bestimmte Zellorganellen von Zeit zu Zeit erneuert werden. Die alten Fragmente werden mittel Autophagie entsorgt. Zellen mit hoher Syntheserate müssen besonderes viel Autophagie betreiben, so z. B. die [[Hepatozyt]]en.
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* Einige Lebensformen bedienen sich bei bestimmten [[Metamorphose]]-Vorgängen der Autophagie, so z. B. [[Insekt]]en: Bei der Umwandlung von der [[Larve]] zum [[Imago]] wird das [[Gewebe]] bei der [[Verpuppung]] zunächst autophagiert und anschließend neu geordnet.
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Autophagosomen werden [[de novo]] aus dem sogenannten [[Phagophore]] gebildet. Diese Ansammlung von [[Membran]]en dient als eine Plattform, an die verschiedene sog. [[ATG-Proteine]] rekrutiert werden. Diese agieren in einer spezifischen Reihenfolge, was zur Bildung, Vergrößerung und Schließung des Autophagosoms führen. In Säugerzellen sind bisher etwas 20 dieser ATG-Proteine bekannt, wobei die jeweiligen Funktionen noch nicht abschließend geklärt sind. Ebenso unklar ist, woher die Membranen des Phagophores stammen. Aktuell wird angenommen, dass das [[Endoplasmatisches Retikulum|Endoplasmatische Retikulum]] die Quelle ist.<ref name="Shibutani ST et al.">[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24296784 Shibutani ST et al.] A current perspective of autophagosome biogenesis. Cell Res; 2014</ref>
* [[Apoptose]]: Am programmierten Zelltod sind ebenfalls Prozesse im Sinne einer Autophagie beteiligt.
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==Regulation==
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Autophagie findet in jeder [[eukaryotisch]]en Zelle statt, unter normalen Bedingungen aber in einem geringen Umfang. Bei Mangel an Nährstoffen wird Autophagie induziert und läuft verstärkt ab. Von besonderer Bedeutung ist hierbei ein Mangel an [[Aminosäure]]n. Reguliert wird die Autophagie vom [[TOR-Komplex]]. Diese Serine/Threonine-Proteinkinase [[Phosphorylierung|phosphoryliert]] eine Vielzahl von Proteinen, darunter auch bestimmte ATG-Proteine. Sind ausreichend Aminosäuren vorhanden, unterdrückt die Aktivität des TOR-Komplexes die Ausbildung von Autophagosomen. Neben einem Aminosäure-Mangel steuern weitere Signale wie [[Hypoxie]] oder die Aktivität von bestimmten [[Wachstumsfaktor]]en über den TOR-Komplex die Autophagie.<ref name="Jung CH et al.">[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20083114 Jung CH et al.] mTOR regulation of autophagy. FEBS Lett; 2010</ref>
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==Funktion==
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Die Autophagie ist ein elementarer Bestandteil der zellulären Qualitätskontrolle und essenziell für die Aufrechterhaltung der Funktionalität einer Zelle. Der Abbau von fehlgefalteten Proteinen oder geschädigten Organellen verhindert negative Auswirkungen auf die Zellvorgänge und stellt Moleküle wie Aminosäuren, [[Fettsäure]]n oder [[Kohlenhydrate]] der Zelle wieder für den [[Anabolismus]] zur Verfügung. Zellen mit hoher Syntheserate müssen besonders viel Autophagie betreiben, so z.B. die [[Hepatozyt]]en.
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Die Autophagie beeinflusst die [[Apoptose]], den programmierten Zelltod. [[Cytochrom c]], ein Protein aus der [[Mitochondrien|mitochondrialen]] [[Atmungskette]], ist ein Faktor, der die Apoptose induziert. Das Protein gelangt dann in das Zytosol, wenn Mitochondrien geschädigt sind. Durch rechtzeitigen Abbau über die Autophagie kann die Freisetzung von Cytochrome c verhindert werden. Der gezielte Abbau des Organelles wird auch [[Mitophagie]] genannt.
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Autophagie und Apoptose interagieren auf verschiedene Art und Weise miteinander. Zusammen sorgen sie für die Qualitätskontrolle innerhalb von Zellen als auch innerhalb von ganzen Geweben.<ref name="Mariño G et al.">[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24401948 Mariño G et al.] Self-consumption: the interplay of autophagy and apoptosis. Nat Rev Mol Cell Biol; 2014</ref>
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Außerdem spielt die Autophagie eine wichtige Rolle im [[Immunsystem]] sämtlicher [[Lebewesen]]. In die Zelle eingedrungene [[Krankheitserreger]] oder Fremd[[eiweiß]]e können von Zellen abgebaut und somit unschädlich gemacht werden. Somit kommt der Autophagie eine entscheidende Bedeutung bei der [[Immunantwort]] zu.
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Einige Lebensformen bedienen sich bei bestimmten [[Metamorphose]]-Vorgängen der Autophagie, so z.B. [[Insekt]]en: Bei der Umwandlung von der [[Larve]] zum [[Imago]] wird das [[Gewebe]] bei der [[Verpuppung]] zunächst autophagiert und anschließend neu geordnet.
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==Quellen==
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[[Fachgebiet:Biologie]]
 
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[[Tag:Immunsystem]]
 
[[Tag:Immunsystem]]
 
[[Tag:Phagozytose]]
 
[[Tag:Phagozytose]]
 
[[Tag:Zytologie]]
 
[[Tag:Zytologie]]

Aktuelle Version vom 16. November 2015, 15:25 Uhr

von lateinisch: auto- selbst und griechisch phagein- verdauen
Synonym: Autophagozytose
Englisch: autophagy

1 Definition

Die Autophagie ist ein intrazellulärer Prozess, bei dem zelleigenes zytosolisches Material wie fehlgefaltete Proteine oder beschädigte Zellorganellen abgebaut werden.

2 Mechanismus

Bei der Autophagie wird zelluläres Material in ein spezialisiertes Organell, das Autophagosom, aufgenommen. Dieses verschmilzt mit Lysosomen, wodurch sogenannte Autophagolysosomen entstehen. Das zyotosolische Material aus den Autophagosomen wird durch die Enzyme der Lysosomen abgebaut.

Autophagosomen werden de novo aus dem sogenannten Phagophore gebildet. Diese Ansammlung von Membranen dient als eine Plattform, an die verschiedene sog. ATG-Proteine rekrutiert werden. Diese agieren in einer spezifischen Reihenfolge, was zur Bildung, Vergrößerung und Schließung des Autophagosoms führen. In Säugerzellen sind bisher etwas 20 dieser ATG-Proteine bekannt, wobei die jeweiligen Funktionen noch nicht abschließend geklärt sind. Ebenso unklar ist, woher die Membranen des Phagophores stammen. Aktuell wird angenommen, dass das Endoplasmatische Retikulum die Quelle ist.[1]

3 Regulation

Autophagie findet in jeder eukaryotischen Zelle statt, unter normalen Bedingungen aber in einem geringen Umfang. Bei Mangel an Nährstoffen wird Autophagie induziert und läuft verstärkt ab. Von besonderer Bedeutung ist hierbei ein Mangel an Aminosäuren. Reguliert wird die Autophagie vom TOR-Komplex. Diese Serine/Threonine-Proteinkinase phosphoryliert eine Vielzahl von Proteinen, darunter auch bestimmte ATG-Proteine. Sind ausreichend Aminosäuren vorhanden, unterdrückt die Aktivität des TOR-Komplexes die Ausbildung von Autophagosomen. Neben einem Aminosäure-Mangel steuern weitere Signale wie Hypoxie oder die Aktivität von bestimmten Wachstumsfaktoren über den TOR-Komplex die Autophagie.[2]

4 Funktion

Die Autophagie ist ein elementarer Bestandteil der zellulären Qualitätskontrolle und essenziell für die Aufrechterhaltung der Funktionalität einer Zelle. Der Abbau von fehlgefalteten Proteinen oder geschädigten Organellen verhindert negative Auswirkungen auf die Zellvorgänge und stellt Moleküle wie Aminosäuren, Fettsäuren oder Kohlenhydrate der Zelle wieder für den Anabolismus zur Verfügung. Zellen mit hoher Syntheserate müssen besonders viel Autophagie betreiben, so z.B. die Hepatozyten.

Die Autophagie beeinflusst die Apoptose, den programmierten Zelltod. Cytochrom c, ein Protein aus der mitochondrialen Atmungskette, ist ein Faktor, der die Apoptose induziert. Das Protein gelangt dann in das Zytosol, wenn Mitochondrien geschädigt sind. Durch rechtzeitigen Abbau über die Autophagie kann die Freisetzung von Cytochrome c verhindert werden. Der gezielte Abbau des Organelles wird auch Mitophagie genannt.

Autophagie und Apoptose interagieren auf verschiedene Art und Weise miteinander. Zusammen sorgen sie für die Qualitätskontrolle innerhalb von Zellen als auch innerhalb von ganzen Geweben.[3]

Außerdem spielt die Autophagie eine wichtige Rolle im Immunsystem sämtlicher Lebewesen. In die Zelle eingedrungene Krankheitserreger oder Fremdeiweiße können von Zellen abgebaut und somit unschädlich gemacht werden. Somit kommt der Autophagie eine entscheidende Bedeutung bei der Immunantwort zu.

Einige Lebensformen bedienen sich bei bestimmten Metamorphose-Vorgängen der Autophagie, so z.B. Insekten: Bei der Umwandlung von der Larve zum Imago wird das Gewebe bei der Verpuppung zunächst autophagiert und anschließend neu geordnet.

5 Quellen

  1. Shibutani ST et al. A current perspective of autophagosome biogenesis. Cell Res; 2014
  2. Jung CH et al. mTOR regulation of autophagy. FEBS Lett; 2010
  3. Mariño G et al. Self-consumption: the interplay of autophagy and apoptosis. Nat Rev Mol Cell Biol; 2014

Fachgebiete: Biologie

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