الأوتوفاجوسوم

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
تنقسم عملية الالتهام الذاتي إلى خمس مراحل متميزة: البدء، وتكوين النواة البلعمية، وتكوين الجسيم الالتهامي (الاستطالة)، واندماج الجسيم الالتهامي مع الليزوزوم (الجسيم الالتهامي الليزوزومي)، وتحلل الحمولة. [ 1 ]

الجسيم الذاتي هو بنية كروية ذات غشاء مزدوج الطبقات. [ 2 ] وهو البنية الأساسية في الالتهام الذاتي الكلي ، وهو نظام التحلل داخل الخلايا لمحتويات السيتوبلازم (مثل البروتينات الخلوية غير الطبيعية، والعضيات الزائدة أو التالفة ، والكائنات الدقيقة الغازية). بعد تكوينه، ينقل الجسيم الذاتي مكونات السيتوبلازم إلى الليزوزومات . يندمج الغشاء الخارجي للجسيم الذاتي مع الليزوزوم لتكوين جسيم ذاتي ليزوزوم . تقوم الهيدرولازات الموجودة في الليزوزوم بتحليل محتويات الجسيم الذاتي وغشائه الداخلي. [ 3 ]

تُنظَّم عملية تكوين الأوتوفاجوسومات بواسطة جينات محفوظة جيدًا من الخميرة إلى حقيقيات النوى العليا. وقد اختلفت تسمية هذه الجينات من بحث إلى آخر، ولكنها بُسِّطت في السنوات الأخيرة. أما عائلات الجينات التي كانت تُعرف سابقًا باسم APG وAUT وCVT وGSA وPAZ وPDD، فقد جُمِعت الآن تحت اسم عائلة ATG (المرتبطة بالأوتوفاجوسومات). [ 4 ]

يختلف حجم الجسيمات الذاتية بين الثدييات والخميرة . يبلغ حجم الجسيمات الذاتية في الخميرة حوالي 500-900  نانومتر، بينما تكون الجسيمات الذاتية في الثدييات أكبر حجمًا (500-1500  نانومتر). في بعض أنواع الخلايا، مثل الخلايا الجذعية الجنينية ، والخلايا الليفية الجنينية، والخلايا الكبدية ، يمكن رؤية الجسيمات الذاتية بالمجهر الضوئي، وتظهر على شكل تراكيب حلقية. [ 3 ]

تكوين الأوتوفاجوسوم

تبدأ عملية تكوين الأوتوفاجوسوم بتجميع واستقطاب آليات الالتهام الذاتي الأساسية إلى مواقع خلوية محددة، تُعرف بمواقع تجميع الفاجوفور (PAS) في الخميرة أو مواقع تكوين الأوتوفاجوسوم في الكائنات الحية الأخرى. وتخضع هذه العملية لتنظيم دقيق بواسطة العديد من البروتينات المرتبطة بالالتهام الذاتي (ATG). [ 5 ]

يُعدّ مُركّب ULK1/ATG1 المُنشّط الأولي لعملية الالتهام الذاتي استجابةً لنقص المغذيات، وهو يستقطب بروتينات ATG الأخرى إلى موقع الالتهام الذاتي. يُنتج مُركّب فوسفاتيديل إينوزيتول 3-كيناز (PI3K) من الفئة الثالثة، والذي يشمل VPS34 وBeclin-1، فوسفاتيديل إينوزيتول 3-فوسفات (PI3P)، وهو ضروري لديناميكية غشاء البلعمة. قد تشمل مصادر الغشاء لتوسع البلعمة الشبكة الإندوبلازمية، والميتوكوندريا، وجهاز جولجي، والحويصلات المُعاد تدويرها.

بعد تكوين البنية الكروية، يعمل المركب ATG12 - ATG5 : ATG16L1 أو المركب الشبيه بـ E3 (E3 اختصارًا) كإنزيم E3 شبيه باليوبيكويتين، مما يعزز تثبيت بروتينات LC3/GABARAP على غشاء AP. [ 6 ]

يُشطر بروتين LC3 بواسطة إنزيم ATG4 لإنتاج LC3 السيتوبلازمي. هذا الشطر ضروري لاندماج الأوتوفاجوسوم النهائي مع غشائه المستهدف. يُشطر LC3 ويُضاف إليه الليبيدات لتكوين LC3-II، الذي يرتبط بغشاء الأوتوفاجوسوم ويُستخدم كعلامة للأوتوفاجوسومات في الكيمياء المناعية الخلوية ، لأنه الجزء الأساسي من الحويصلة ويبقى مرتبطًا بها حتى اللحظة الأخيرة قبل اندماجها. في البداية، تندمج الأوتوفاجوسومات مع الإندوسومات أو الحويصلات المشتقة منها، وتبقى مرتبطة بها حتى اللحظة الأخيرة قبل اندماجها. [ 7 ]

بعد أن يحيط الفاغوفور بحمولته بالكامل، يُغلق ويُصبح جسيمًا ذاتيًا ناضجًا. ثم يندمج هذا التركيب مع الليزوزومات لتكوين جسيمًا ذاتيًا ليزوزوميًا، حيث يتم تحلل محتوياته وإعادة تدويرها.

تتشابه هذه العملية في الخميرة، إلا أن أسماء الجينات تختلف. على سبيل المثال، يُعرف LC3 في الثدييات باسم Atg8 . في الخميرة، تتولد الجسيمات الذاتية من بنية ما قبل الجسيم الذاتي (PAS) ، وهي تختلف عن البنى السابقة في خلايا الثدييات. تُوصف بنية ما قبل الجسيم الذاتي في الخميرة بأنها مُركب مُتمركز بالقرب من الفجوة العصارية. مع ذلك، لا تزال أهمية هذا التمركز غير معروفة. تندمج الجسيمات الذاتية الناضجة في الخميرة مباشرةً مع الفجوات العصارية أو الليزوزومات، ولا تُشكل جسيمات مُركبة كما في الثدييات. في نضج الجسيمات الذاتية في الخميرة، توجد أيضًا عوامل أخرى معروفة مثل Atg1 وAtg13 وAtg17. يُعد Atg1 كينازًا يزداد نشاطه عند تحفيز الالتهام الذاتي. يُنظم Atg13 عمل Atg1، ويُشكلان معًا مُركبًا يُسمى Atg13:Atg1، والذي يستقبل إشارات من مُنظم استشعار المغذيات - Tor. يُعد Atg1 مهمًا أيضًا في المراحل المتأخرة من تكوين الجسيمات الذاتية. [ 8 ]

الوظيفة في الخلايا العصبية

في الخلايا العصبية ، تتولد الجسيمات الذاتية عند طرف المحور العصبي وتنضج (تتحمض) أثناء انتقالها باتجاه جسم الخلية على طول المحور العصبي . [ 9 ] ويتعطل هذا النقل المحوري إذا انخفض مستوى بروتين الهنتنغتين أو شريكه المتفاعل HAP1 ، اللذين يتواجدان مع الجسيمات الذاتية في الخلايا العصبية. [ 10 ]

الأهمية السريرية

تُعدّ الجسيمات الذاتية (أوتوفاجوسومات) نواقل أساسية في مسار الالتهام الذاتي، مما يُمكّن الخلايا من التكيف مع الإجهاد الأيضي والحفاظ على التوازن الداخلي. وهي مسؤولة عن التحلل الانتقائي للعضيات التالفة (على سبيل المثال، الالتهام الذاتي للميتوكوندريا، والالتهام الذاتي للبيروكسيسومات، والالتهام الذاتي لتجمعات البروتين، والالتهام الذاتي للجليكوجين، والالتهام الذاتي للدهون، والالتهام الذاتي للريبوسومات، والالتهام الذاتي لمسببات الأمراض، والالتهام الذاتي للشبكة الإندوبلازمية). [ 11 ]

يُعدّ هذا الإزالة الانتقائية أمرًا بالغ الأهمية لمراقبة جودة الخلايا، إذ يُساعد على منع تراكم البروتينات السامة والمكونات التالفة. كما تلعب عملية الالتهام الذاتي أدوارًا في النمو والمناعة وتمايز الخلايا. فعلى سبيل المثال، تُساعد الجسيمات الالتهامية الذاتية في عرض المستضدات، وتنظيم الإشارات الالتهابية، والمساهمة في القضاء على البكتيريا والفيروسات داخل الخلايا.

ارتبطت عيوب وظيفة الأوتوفاجوسوم بالعديد من الأمراض البشرية. فبالإضافة إلى الأمراض التنكسية العصبية مثل الزهايمر وباركنسون وهنتنغتون، يرتبط ضعف الالتهام الذاتي بالسرطان والأمراض المعدية واضطرابات التمثيل الغذائي مثل داء السكري من النوع الثاني. [ 12 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ يون، هيونغ روك؛ جو، يونغ هوا؛ كيم، جيون؛ شين، يون هوا؛ كيم، سونغ سو؛ تشوي، تاي غيو (يناير 2020). "أدوار الالتهام الذاتي في الإجهاد التأكسدي" . المجلة الدولية للعلوم الجزيئية . 21 (9 ) : 3289. doi : 10.3390/ijms21093289 . ISSN 1422-0067 . PMC 7246723. PMID 32384691 .   
  2. ↑ مايورغا، لويس س.؛ ماسون، دييغو (2024). "الرقصة السرية داخل الأجسام متعددة الحويصلات". ACS Nano . 18 (24): 15651–15660 . doi : 10.1021/acsnano.4c01590 . PMID 38830824 . 
  3. 1 2 ميزوشيما، ن.؛ أوسومي، ي.؛ يوشوموري، ت. (2002). "تكوين الأوتوفاجوسوم في خلايا الثدييات" . بنية الخلية ووظيفتها . 27 (6): 421-429 . doi : 10.1247/csf.27.421 . PMID 12576635 . 
  4. ↑ كليونسكي، دي جيه؛ كريج، جيه إم؛ دان، دبليو إيه جونيور؛ إمر، إس دي؛ ساكاي، واي؛ ساندوفال، آي في؛ سيبيرني، إيه؛ سوبراماني، إس؛ ثوم، إم؛ فينهاوس، إم؛ أوسومي، واي. (2003). "تسمية موحدة لجينات الخميرة المتعلقة بالالتهام الذاتي" (ملف PDF) . خلية النمو . 5 (4): 539-545 . doi : 10.1016/s1534-5807(03)00296-x . hdl : 11370/221542fb-cff5-4604-a588-49ee7a7c84fb . PMID 14536056 . 
  5. ↑ هولنشتاين، ديفيد م.؛ كرافت، كلاوس (أغسطس 2020). " تتشكل الجسيمات الذاتية في بنية خلوية مميزة" . الرأي الحالي في بيولوجيا الخلية . 65 : 50-57 . doi : 10.1016/j.ceb.2020.02.012 . PMC 7588827. PMID 32203894 .  
  6. ^ إيريوندو، مارينا ن. إتكسانيز، عسير؛ فاريلا، يايزا ر. باليستيروس، أوكسو؛ لازارو، ميليسا؛ فالي، ميكيل. فراكشيولا، دوروتيا؛ مارتنز، ساشا؛ مونتيس، L. روث. غوني، فيليكس م.؛ ألونسو ، أليسيا (2023/02/02). "تأثير مجمع ATG12-ATG5-ATG16L1 الذي يشبه الالتهام الذاتي E3 على قدرة بروتينات LC3/GABARAP على تحفيز ربط الحويصلات واندماجها" . علوم الحياة الخلوية والجزيئية . 80 (2). دوى : 10.1007/s00018-023-04704-z . ISSN 1420-682X . بمك 9894987 . PMID 36729310 .   
  7. ^ رونوال، جوتام. ستاماتاكو، إلينا؛ صديقي، فرح ه.؛ بوري، كلوديا؛ تشو، يي؛ روبنشتاين ، ديفيد سي. (2019/07/12). "الهياكل الإيجابية LC3 بارزة في الخلايا التي تعاني من نقص الالتهام الذاتي" . التقارير العلمية . 9 (1): 10147. بيب كود : 2019NatSR...910147R . دوى : 10.1038/s41598-019-46657-z . ISSN 2045-2322 . بمك 6625982 . بميد 31300716 .   
  8. ↑ ريجيوري، ف.؛ كليونسكي ، د. ج. (2013). "عملية الالتهام الذاتي في الخميرة: الآليات، والآليات، والتنظيم" . علم الوراثة . 194 (2): 341-361 . doi : 10.1534/genetics.112.149013 . PMC 3664846. PMID 23733851 .  
  9. ↑ ماداي، إس؛ والاس، كي إي؛ هولزباور، إي إل (2012). "تبدأ الجسيمات الذاتية الالتهام في الجزء البعيد من الخلية وتنضج أثناء نقلها باتجاه جسم الخلية في الخلايا العصبية الأولية" . مجلة بيولوجيا الخلية . 196 (4): 407-417 . doi : 10.1083/jcb.201106120 . PMC 3283992. PMID 22331844 .  
  10. ↑ وونغ، واي سي؛ هولزباور، إي إل (2014). "يتعطل تنظيم ديناميكيات الأوتوفاجوسوم بواسطة الهنتنغتين وHAP1 نتيجةً لتعبير الهنتنغتين الطافر، مما يؤدي إلى خلل في تحلل الحمولة" . مجلة علم الأعصاب . 34 (4): 1293-1305 . doi : 10.1523/JNEUROSCI.1870-13.2014 . PMC 3898289. PMID 24453320 .  
  11. ↑ خانديا، رافيندرا؛ دادار، مريم؛ مونجال، أشوك؛ دهاما، كولديب؛ كارتيك، كانان؛ تيواري، راكيش؛ ياتو، إم آي؛ إقبال، إتش إم إن؛ سينغ، كيه بي؛ جوشي، إس كيه؛ تشايكومبا، ويراشاي (2019-07-03). "مراجعة شاملة للالتهام الذاتي وأدواره المتعددة في الأمراض المعدية وغير المعدية وأمراض نمط الحياة: المعرفة الحالية وآفاق الوقاية من الأمراض، وتصميم الأدوية الجديدة، والعلاج" . الخلايا . 8 ( 7): 674. doi : 10.3390/cells8070674 . PMC 6678135. PMID 31277291 .  
  12. ↑ ليفين، ب.؛ يوريميتسو، ت. (2008). "الالتهام الذاتي في إمراضية المرض" . الخلية . 132 (1): 27-42 . doi : 10.1016/j.cell.2007.12.018 . PMC 2696814 .