Autophagozytose
Autophagozytose oder Autophagie ist eine Zellfunktion, bei der ähnlich einer Phagozytose Bestandteile einer Zelle abgebaut werden. Die Phagozytose selbst bezeichnet den Abbau von Stoffen außerhalb der Zelle, wie Proteine, Membranen und andere Zellstrukturen. Autophagozytose ist derselbe Prozess, jedoch baut die Zelle hier eigene Bestandteile ab. Dies reicht von fehlgefalteten Proteinen, bis hin zu großen Zellorganellen. Der Prozess selbst ist für ein Gleichgewicht zwischen Produktion neuer und dem Abbau alter Zellbestandteile notwendig. Ein Mitochondrium einer Leberzelle hat beispielsweise eine „Lebenszeit“ von zehn Tagen, bevor es durch Autophagozytose abgebaut wird und seine Bestandteile erneut zum Aufbau anderer Strukturen weiterverwendet werden (s. Mitophagie). Autophagozytose tritt bei vielen Eukaryoten, wie Pflanzen, vielzelligen Tieren, Schleimpilzen und Hefen auf.
Autophagozytose ermöglicht auch den Abbau von Viren, Bakterien und Fremdeiweißen die sich in der Zelle anhäufen. Sie dient damit auch der Immunantwort. Bei Insekten dient der Prozess zur Umwandlung des Larvengewebes in die Adultform. Hierbei wird während der Verpuppung das Gewebe eingeschmolzen und zum adulten Tier neu angeordnet. Es gibt zwei Signale die diesen Prozess auslösen: Ein Mangel an Nährstoffen führt zum Abbau von nicht essentiellen Zellbestandteilen. Damit werden überlebenswichtige Prozesse weiterhin mit Energie versorgt. Auch ein Überangebot von Nährstoffen kann Autophagozytose auslösen. Nun werden durch den Energieüberschuss neue Organellen gebildet und alte wiederverwendet.
Autophagozytose kann auch das Absterben der Zellen verursachen. Es ist Teil des Programmierten Zelltodes (Apoptose, autophagic cell death). Es reguliert somit das Wachstum von vielzelligen Organismen und Kolonien (Hefe).
Man teilt den Prozess in drei Gruppen auf: Makroautophagozytose, Mikroautophagozytose und Chaperone mediated autophagy (CMA).
Bei der Makroautophagozytose umschließt ein Teil der Membran des endoplasmatischen Reticulum die für den Abbau markierten Strukturen, danach vereinigt sich diese mit einem Lysosom. In der Mikroautophagozytose umschließt ein Lysosom direkt die abzubauenden Strukturen. Bei der Chaperone mediated autophagy (CMA) werden Proteine mit einem KFERQ-ähnlichen Motif von Hsp70-Chaperonen erkannt und zum Lysosom geführt, wo sie durch das lysosomal membrane-associated protein 2a (LAMP-2A) ins Lysosom gelangen und abgebaut werden.
Literatur
- Vojo Deretic und Daniel J. Klionsky: Reinemachen in der Zelle. In: Spektrum der Wissenschaft Dezember 2008, S. 58.
