Посещений:
ФОРМЫ АУТОФАГИИ



Генетическая обусловленность

Molecular definitions of autophagy and related processes
Lorenzo Galluzzi, Eric H Baehrecke, Andrea Ballabio, et al.
The EMBO Journal (2017) 36, 1811-1836 DOI 10.15252/embj.201796697|

Over the past two decades, the molecular machinery that underlies autophagic responses has been characterized with ever increasing precision in multiple model organisms. Moreover, it has become clear that autophagy and autophagy?related processes have profound implications for human pathophysiology. However, considerable confusion persists about the use of appropriate terms to indicate specific types of autophagy and some components of the autophagy machinery, which may have detrimental effects on the expansion of the field. Driven by the overt recognition of such a potential obstacle, a panel of leading experts in the field attempts here to define several autophagy?related terms based on specific biochemical features. The ultimate objective of this collaborative exchange is to formulate recommendations that facilitate the dissemination of knowledge within and outside the field of autophagy research.
В 2016 Нобелевская премия по физиологии и медицине была присуждена цитологу Yoshinori Ohsumi за его давнишнюю характеристику аппарата аутофагии, в частности, за связанные с AuTophaGy(Atg) гены у дрожжей (Tsukada & Ohsumi, 1993). Это произошло после определения бельгийским цитологом Christian De Duve этой области, который в 1963 использовал термин аутофагия (от древне греч. α????α???,, означающего "самопоедание") для описания присутствия из одиночной- или двух мембран внутриклеточных пузырьков которые содержали части цитоплазмы и органелл в разных стадиях дезинтеграции (Yang & Klionsky, 2010). Наше понимание аутофагии, очень законсервированной в ходе эволюции (Table 1), чрезвычайно расширилось в последнюю декаду (Choi et al, 2013; Noda & Inagaki, 2015). Параллельно мы начали оценивать немалый потенциал фармакологических агентов или пищевых вмешательств, чтобы активировать или подавлять аутофагию в качестве новой терапии многих заболеваний человека и патофизиологических состояний, включая нейродегенеративные (Menzies et al, 2015), инфекционные (Deretic et al, 2013), аутоиммунные (Deretic et al, 2013; Zhong et al, 2016), сердечно-сосудистые (Shirakabe et al, 2016), ревматические (Rockel & Kapoor, 2016), метаболические (Kim & Lee, 2014), лёгочные (Nakahira et al, 2016) и злокачественные болезни (Galluzzi et al, 2015b, 2017a; Amaravadi et al, 2016), а также старение (Melendez et al, 2003; Lapierre et al, 2015; Lopez?Otin et al, 2016). Тем не менее пока нет эффективного лекарства (Poklepovic & Gewirtz, 2014; Rosenfeld et al, 2014; Vakifahmetoglu?Norberg et al, 2015; Galluzzi et al, 2017b). Galluzzi et al, 2012, 2015a), ведущие эксперты в области аутофагии решили собрать и ориентировочно определить некоторые термины, связанные с аутофагией, исходя из точных биохимических признаков процесса.

Table 1.Main autophagy-related proteins in common model organisms.a



Processes


Autophagy.


Неожиданно довольно распространенный термин "autophagy" используется в довольно варьирующих и иногда обманчивых значениях. Мы согласны с двумя основными свойствами, характеризующими bona fide, функциональную аутофагическую реакцию, независимо от типа: (i) они используют цитоплазматический материал; и (ii) они достигают кульминации (и сильно зависят от) лизосомной деградации. Т.о., хотя субстратами аутофагии могут быть эндогенные субстраты, такие как поврежденные митохондрии и фрагменты ядра, или экзогенные, такие как вирусы или бактерии, избежавшие фагосом, аутофагия оперирует с объектами (entities), которые свободно доступны цитозольным белкам (а именно, компонентам аппарата (machinery) аутофагии. Это свойство важно, чтобы отличать аутофагические реакции от путей везикулярного трафика, которые осуществляются на плазматической мембране, которые также достигают кульминации в лизосомной деградации. Такие процессы эндоцитоза (которые собирательно обозначались в прошлом как "heterophagy") включают фагоцитоз (т.e., поглощение зернистого материала с помощью профессиональных фагоцитов - таких как макрофаги и незрелые дендритные клетки - или др. клеток), рецепторами обеспечиваемый эндоцитоз (т.e., поглощение внеклеточного материала, управляемое рецепторами плазматической мембраны), и пиноцитоз (т.e., относительно неспецифическое поглощение внеклеточных жидкостей и малых молекул) (Munz, 2017; Foot et al, 2017). Однако, некоторые формы аутофагии (а именно, макроаутофагия и эндосомная микроаутофагия, see below for definitions) и эндоцитотический путь взаимодействуют на многих уровнях, а молекулярный аппарат, ответственный за слияние поздних эндосом (известных также как мультивезикулярные тела) или аутофагосомы (see below for a definition) с лизосомами в основном один и тот же (Tooze et al, 2014).
Строгая зависимость аутофагической реакции от активности лизосом важна, чтобы отличать её от др. катаболических путей, которые также используют цитоплазматический материал, напр., протеосомная деградация (Bhattacharyya et al, 2014). Протеосомы 26S деградируют большие количества неправильно упакованных цитоплазматических белков, которые убиквитинируются, а также правильно упакованных белков, подвергшихся воздействию специфических сигналов деградации, т. наз. N-degrons (Sriram et al, 2011). Когда накапливаются убиквитинированные белки, то они стремятся собираться в агрегаты, которые деградируют с помощью макроаутофагии после соединения с рецепторами аутофагии (see below for a definition) (Lim & Yue, 2015; Moscatet al, 2016). Более того, происходит значительное общение между протеосомами и шаперонами-обеспечиваемой аутофагией (CMA, see below for a definition) (Massey et al,2006; Schneider et al, 2014), а цитозольный белок, член семейства 8 А белков теплового шока (HSPA8), который служит в качестве главного шаперона при СМА, может эффективно перенаправляться с протеосомной деградации на взаимодействие с ubiquilin 2 (UBQLN2) (Hjerpeet al, 2016). Т.о., протеосомная система обладает некоторыми общими субстратами с разными формами аутофагии. Однако, эти два катаболических пути отличаются радикально своими финальными продуктами. Протеосомная деградация приводит к образованию коротких пептидов (из 8-12 остатков) , которые не всегда деградируют дальше, но могут подпитывать дополнительные процессы, включая (но не ограничиваясь) презентацию антигенов на плазматической мембране (Neefjes et al, 2011). Напротив, лизосомные протеазы полностью разлагают полипептиды до составляющих их аминокислот, которые в конечном итоге становятся доступными для метаболических реакций или репаративных процессов. Более того, лизосомные гидролазы деградируют также липиды, сахара и нуклеиновые кислоты (Settembre et al, 2013). Итак, bona fide функциональные аутофагические реакции направляют цитоплазматический материал эндогенных и экзогенных источников на деградацию внутри лизосом (или поздних эндосом в специфических случаях).

Microautophagy and endosomal microautophagy.


Микроаутофагия является формой аутофагии, при которой цитоплазматические элементы выбираются для деградации и прямо захватываются вакуолями (у дрожжей и растений) посредством инвагинации мембраны (Farre & Subramani, 2004; Uttenweiler & Mayer, 2008). В клетках Drosophila melanogaster и млекопитающих, сходный механизм использует поздние эндосомы. Этот процесс, который также происходит у дрожжей, обычно известен как "эндосомная микроаутофагия" (Sahu et al, 2011; Uytterhoeven et al, 2015; Mukherjee et al, 2016). У дрожжей микроаутофагия используется для деградации составных субстратов, включая пероксисомы (процесс, наз. "micropexophagy") (Farre & Subramani, 2004), части ядра (Kvam & Goldfarb, 2007), поврежденные митохондрии (Kissova et al, 2007), и капельки жира (Vevea et al, 2015). У растений микроаутофагия, как было установлено, обеспечивает деградацию anthocyanins (Chanoca et al, 2015). Наконец, эндосомная микроаутофагия деградирует цитозольные белки или массово или избирательно (только белки, содержащие KFERQ-подобный мотив, распознаваемый HSPA8) (Sahu et al, 2011; Uytterhoeven et al, 2015; Mukherjee et al, 2016). Конечно, некоторые белки интернализуются в мультивезикулярные тельца за счет непосредственной инвагинации мембраны и тем самым могут избегать деградации и высвобождаться во внеклеточное окружение внутри экзосом (Record et al, 2014).
Возможно, микроаутофагия, наименее изученная форма аутофагии, но молекулярные характерные особенности процесса начинают выявляться. Так, несколько форм дрожжевой микроаутофагии (напр., micropexophagy) нуждаются в определенных компонентах аппарата макроаутофагии для целенаправленной доставки груза и интернализации, включая (но не ограничиваясь) Atg7, Atg8 и Atg9 (Farre et al, 2008; Krick et al, 2008). Напротив, эндосомная микроаутофагия базируется на сложных системах эндосомных сортирующих комплексов, необходимых для транспорта (ESCRT) (Sahu et al, 2011; Liu et al, 2015b; Uytterhoeven et al, 2015; Mukherjee et al, 2016). Кроме того, избирательное поглощение KFERQ-содержащих белков поздними эндосомами в ходе эндосомной микроаутофагии зависит от HSPA8, отражая их способность прямо взаимодействовать с phosphatidylserine на (а значит и деформировать) на наружной мембране эндосом (Uytterhoeven et al, 2015; Morozova et al, 2016). Аналогично, шаперон ATPase HSP104 (Hsp104) по сообщениям лежит в основе микроаутофагической реакции на липидные капельки у Saccharomyces cerevisiae (Vevea et al, 2015). Однако, строгая потребность в шаперонах из семейства HSP70 белков при др. вариантах микроаутофагии пока не описана. Конечно, дрожжевой ортолог у млекопитающих NBR1, рецептор грузов при аутофагии (NBR1; который оперирует как рецептор при макроаутофагии, see below) безусловно лежит в основе ESCRT-зависимого и зависимого от убиквитинации микроаутофагического пути у Schizosaccharomyces pombe (Liuet al, 2015b). Было бы интересно hghtltkbnm? действительно ли NBR1 и др. компоненты этого пути также вносят вклад в микроаутофагиию в клетках млекопитающих. Независимо от этого, мы полагаем, что микроаутофагия и эндосомная микроаутофагия являются типами аутофагии, при которой груз непосредственно интернализуется в небольшие пузырьки, которые формируют поверхность лизосом/вакуолей или поздних эндосом (мультивезикулярных тел), соотв., посредством ESCRT-независимого (микроаутофагия) или ESCRT-зависимого (эндосомная микроаутофагия), механизмов. Кроме того, избирательная эндосомная микроаутофагия может быть определена как HSPA8-зависимая аутофагическая реакция, но она может быть отлична от CMA, исходя из (i) её зависимости от ESCRT системы и (ii) её зависимости от специфического сплайс-варианта lysosomal-associated membrane protein 2 (LAMP2A, see below) (Table 1).

Chaperone-mediated autophagy.


CMA использует прямую доставку цитозольных белков, предназначенных для деградации, в лизосомы (Kaushik & Cuervo, 2012). Отличительной чертой CMA является то, что ни один пузырек, ни одна инвагинация мембраны, не нужны для доставки субстрата к лизосомам, поскольку субстраты достигают просвета лизосом посредством комплекса транслокации белка на мембране лизосом (Kaushik & Cuervo, 2012). CMA деградирует только растворимые белки, обладающие KFERQ-подобным мотивом, соединяющимся с HSPA8 (Dice, 1990), но не органеллы, др. макромолекулы, такие как липиды, нуклеиновые кислоты или белки, входящие в состав мембран (Chianget al, 1989; Wing et al, 1991; Salvador et al, 2000). CMA, как было установлено, оперирует со сложными цитозольными белками, поэтому осуществляет главные регуляторные функции в разных патофизиологических сценариях, таких как метаболическая регуляция (Schneider et al, 2014; Kaushik & Cuervo, 2015), сохранение геномной целостности (Park et al, 2015), старение (Cuervo & Dice,2000; Rodriguez-Muela et al, 2013; Schneider et al, 2015), активация T клеток (Valdor et al,2014), нейродегенерация (Orenstein et al, 2013) и онкогенез (Kon et al, 2011). Более того, анализ линейных последовательностей цитозольного протеома подтвердил, что ~30% его компонентов может быть деградировано с помощью CMA (Dice, 1990). Важно, что транслокация субстратов для CMA через лизосомную мембрану базируется на соотв. молекулярном аппарате (machinery), который критически использует специфическую сплайс-изоформу LAMP2, а именно, LAMP2A (Cuervo & Dice, 1996). Т.о., при с шаперонами связанной аутофагии субстраты связывают мономеры LAMP2A на цитозольной стороне лизосом, это стимулирует образование олигомерных LAMP2A транслокационных комплексов (Bandyopadhyay et al, 2008).
В то же время неупакованные и диссоциированные от шаперонов (Salvador et al, 2000), субстраты CMA транслоцируются в просвет лизосом посредством олигомерных LAMP2A комплексов, которые стабилизированы с помощью лизосомного пула heat shock protein 90 alpha family class A member 1 (HSP90AA1; известен также как HSP90) (Bandyopadhyay et al, 2008), и цитозольного пула glial fibrillary acidic protein (GFAP) (Bandyopadhyay et al, 2010). Лизосомный HSPA8 оперирует как акцептор CMA субстратов, возможно путем предохранения от возвращения в цитозоль (Agarraberes et al, 1997). В конечном итоге LAMP2A комплексы демонстрируются внутри богатых липидами микродоменов лизосомных мембран с помощью механизма, базирующегося на HSPA8, что сопровождается с помощью cathepsin A (CTSA)-катализируемой деградации LAMP2A (Kaushik et al, 2006). Поддерживающая CMA, активность GFAP негативно регулируется с помощью фосфорилирования, которое катализируется с помощью пула из AKT serine/threonine kinase 1 (AKT1), которая располагается на лизосомной поверхности (Arias et al, 2015). В этих условиях де-фосфорилирование AKT1 с помощью PH domain and leucine-rich repeat protein phosphatase 1 (PHLPP1) противодействует тонической активности mechanistic target of rapamycin (MTOR) complex 2 (mTORC2), приводя к активации CMA (Arias et al, 2015). Остается определить, до какой степени CMA законсервирована у низших организмов, т.к. сплайст-вариант LAMP2, важный для CMA (т.e., LAMP2A) появляется довольно поздно в эволюции (i.e., у птиц) (Eskelinen et al,2005). Было предположено, что избирательная эндосомная микроаутофагия, которая сходна с CMA зависимостью от KFERQ-подобных мотивов и HSPA8, представляет собой альтернативу CMA у D. melanogaster (Mukherjee et al, 2016). Независимо от этого мы полагаем, что существует определенная CMA как HSPA8-зависимая аутофагическая реакция, базирующаяся на LAMP2A-обеспечиваемой транслокации груза через лизосомную мембрану. В этом контексте необходимо отметить, что др. сплайс-изоформы LAMP2 (включая LAMP2B и LAMP2C) несущественны для CMA, но используются при макрофагии (see below) (Eskelinen et al, 2005). Это указывает на то, что генетические вмешательства, с целью специфического подавления CMA, не должны быть направлены ни на HSPA8 (необходимый для многих форм микроаутофагии), ни на ген LAMP2 (Table 1).

Macroautophagy.


Макроаутофагия является вариантом аутофагии, наиболее охарактеризованным, благодаря легко различимым морфологическим признакам. В самом деле, в то время как микроаутофагия и CMA не связанны с крупными морфологическими изменениями в везкулярных компартментах, макроаутофагическая реакция использует соотв. пузырьки, которые могут занимать (в определенный момент) существенную часть цитоплазмы, впечатляющий феномен, который привлек внимание (Yang & Klionsky, 2010). Эти пузырьки с двойными мембранами, известные как аутофагосоммы, могут секвестрировать большие части цитоплазмы, включая целиком органеллы или их части. Это наделяет макроаутофагию значительным катаболическим потенциалом, который при определенных условиях, может вносить вклад в регулируемую клеточную гибель (RCD) (Galluzzi et al, 2016) или клеточную атрофию, приводя к нейродегенерации (Cherra et al, 2010a,b; Zhu et al, 2013). Молекулярный аппарат, который осуществляет и регулирует макроаутофагию в организме, встречается у дрожжей, нематод, мух и млекопитающих (Noda & Inagaki, 2015; Antonioli et al, 2016). Хотя детальное описание этих путей здесь не приводится, некоторые функциональные модули аппарата макроаутофагии очень важны. В самом деле, молекулы, составляющие эти модули, их взаимодействия и процессы, которые они контролируют, активно изучались, чтобы охарактеризовать макроаутофагические реакции, связанные с образованием аутофагосом, их слияния с лизосомами и лизосомная деградация, ассоциированные с активностью двух убиквитин-подобных конъюгационных систем (Noda & Inagaki, 2015; Antonioli et al, 2016). Одна базируется на ATG7 и ATG10, это способствует соединению ATG5 с ATG12 в мульти-протеиновом комплексе, содержащем autophagy-related 16-like 1 (ATG16L1) (Mizushima et al, 1998). Др. обеспечивается с помощью ATG3 и ATG7, которые совместно с комплексом ATG12-ATG5:ATG16L1 присоединяют phosphatidylethanolamine к microtubule-associated protein 1 light chain 3 beta (MAP1LC3B; известен также как LC3B) и др. ортологам дрожжевого Atg8 при ATG4-зависимом протеолитическом созревании (Ichimura et al, 2000; Marino et al, 2010; Rockenfelleret al, 2015). Соединенный с липидами LC3 (часто обозначаемый как LC3-II) образуется в формирующихся аутофагосомах и делает возможным поглощение субстрата после соединения с некоторыми рецепторами аутофагии (Kabeya et al, 2000; Stolz et al, 2014; Wild et al, 2014). Подтверждается, что система конъюгации ATG и Atg8-подбные белки, не очень строго необходимы для формирования аутофагосом, (хотя их отсутствие существенно снижает эффективность этого процесса), но вносят вклад в расширение аутофагосом вокруг крупных субстратов и в закрытие, слияние аутофагосом с лизосомами и в деградацию внутренней мембраны аутофагосом (Nguyen et al,2016; Tsuboyama et al, 2016).
В ответ на обычно изучаемые стимулы, включая голодание, инициируется образование аутофагосом путем сборки и активации мульти-протеинового комплекса, содержащего ATG13, ATG101, RB1 inducible coiled-coil 1 (RB1CC1; известен также как FIP200) и unc-51-like autophagy activating kinase 1 (ULK1, ортолог у млекопитающих дрожжевого Atg1) на ATG9-содержащих мембранах, сопровождается ULK1-зависимым фосфорилированием ATG9 (Orsi et al,2012; Papinski et al, 2014; Stanley et al, 2014; Joachim et al, 2015; Karanasios et al, 2016). Это событие инициирует элонгацию pre-autophagosomal мембран путем включения фосфолипидов из разных источников, включая эндоплазматический ретикулум (ER), повторно используемые эндосомы и митохондрии (Lamb et al, 2013), и это делает возможным поступление мульти-белковых комплексов с активной Class III phosphatidylinositol 3'kinase (PI3K) , которые содержат beclin 1 (BECN1), phosphatidylinositol 3'kinase catalytic subunit type 3 (PIK3C3; известен также как VPS34), phosphoinositide-3'kinase regulatory subunit 4 (PI3KR4; известен также как VPS15) (Kihara et al, 2001a,b), сенсор искривления мембраны ATG14 (известен также как ATG14L или BARKOR) (Itakura et al, 2008; Sun et al, 2008; Matsunagaet al, 2009; Zhong et al, 2009; Fan et al, 2011) и nuclear receptor binding factor 2 (NRBF2) (Lu et al, 2014a). После активации, VPS34 продуцирует phosphatidylinositol 3' phosphate (PI3P), который далее поддерживает экспансию мембран аутофагосом вплоть до закрытия за счет привлечения PI3P-связывающих ATG белков и членов семейства WIPI (Proikas-Cezanneet al, 2015). И ULK1, и специфичные для аутофагии комплексы Class III PI3K находятся под жестким контролем. Одним из главных регуляторов макрофагии является MTOR complex 1 (mTORC1), который сильно супрессирует формирование аутофагосом путем катализа инактивирующего фосфорилирования ATG13 и ULK1 (Jung et al, 2009; Nicklin et al, 2009; Nazio et al, 2013) Более того, mTORC1 подавляет макроаутофагические реакции путем предупреждения транслокации в ядро транскрипционного фактора EB (TFEB, главного регулятора транскрипции биогенеза лизосом и макроаутофагии) после фосфорилирования S142 (Settembreet al, 2011, 2012). Такая многосторонняя ингибирующая сеть разрушается после инактивации mTORC1 с помощью AMP-activated protein kinase (AMPK), которая реагирует, чтобы понизить уровни АТФ и последующее накопление АМФ (Inoki et al, 2002). AMPK катализирует также события активирующего фосфорилирования для ULK1 (Lee et al, 2010; Egan et al, 2011; Kim et al,2011) и BECN1 (Kim et al, 2013b). В клетках млекопитающих ULK1 непосредственно фосфорилирует BECN1, напоминая стимулирующие эффекты AMPK на VPS34 (Russell et al, 2013), and ATG14 (Park et al, 2016; Wold et al, 2016). Специфичный для аутофагии Class III PI3K комплекс регулируется с помощью нескольких взаимодействий, включая VPS34 activator autophagy and beclin 1 regulator 1 (AMBRA1, первоначально "activating molecule in Beclin 1-regulated autophagy"), также как и BECN1 ингибитор BCL2, который также взаимодействует с ATG12 (Liang et al, 1999; Pattingre et al, 2005; Fimia et al, 2007; Zalckvar et al, 2009; Rubinstein et al, 2011).
Как только аутофагосомы заключают в себя субстрат, они могут сливаться с поздними эндосомами или лизосомами, чтобы сформировать amphisomes или аутолизосомы (see below for definitions). Молекулярный аппарат, ответственный за такое слияние использует десятки белков, большинство из которых являются общими и для эндоцитотического пути (Amaya et al,2015; Antonioli et al, 2016). В этом окружении важная роль отводится активации GTPase RAB7A, члена семейства RAS oncogene (RAB7A), который необходим для созревания аутофагосом (Gutierrez et al, 2004; Jager et al, 2004; Liang et al, 2008), RAB7 эффектору pleckstrin homology и RUN домен containing M1 (PLEKHM1) (McEwanet al, 2015), PI3P-связывающему белку tectonin beta-propeller repeat containing 1 (TECPR1) (Chen et al, 2012), ectopic P-granules autophagy protein 5 гомологу (EPG5) (Tian et al,2010), inositol polyphosphate-5'phosphatase E (INPP5E) (Hasegawa et al, 2016), syntaxin 17 (STX17), и др. растворимым N-ethylmaleimide-sensitive factor activating protein receptor (SNARE) белкам (Fader et al, 2009; Nair et al, 2011; Itakura et al, 2012), а также homotypic fusion and vacuole protein sorting (HOPS) комплексам (McEwan et al, 2015). ATG14, LAMP2B (но не LAMP2A) , также как и фосфорилированные и связанные с липидами LC3 также участвуют в формировании аутолизосом (Eskelinen et al, 2005; Diao et al, 2015; Wilkinson et al, 2015; Nguyen et al, 2016). Напротив, RUN and cysteine-rich domain containing beclin 1 взаимодействующий белок (RUBCN; известен также как RUBICON) негативно регулирует слияние аутофагосом с лизосомами после взаимодействия с VPS34 (Matsunaga et al, 2009). Деградация субстратов аутофагии происходит, когда просвет лизосом становится кислым (благодаря активности ATФ-зависимому протоновому насосу, известен также как V-type ATPase) (Mindell, 2012), после разборки внутренней мембраны аутофагосом с помощью ATG конъюгационных систем (Tsuboyama et al, 2016). Наконец, mTORC1 реактивация подавляет макроаутофгию, т.к она способствует т.наз. autophagic lysosome reformation (ALR), процессу, при котором прото-лизосомные пузырьки выдавливаются из аутолизосом, созревшими, чтобы регенерировать лизосомный компартмент (Yu et al, 2010).
Некоторые белки, упомянутые выше, включая ATG3, ATG5, ATG7, ATG9, ATG13, ATG16L1, ULK1, BECN1 и VPS34 считаются крайне необходимыми для макроаутофагических реакций (независимо от их функций в процессах, независимых от аутофагии) (Codogno et al, 2012). По крайней мере, частично это мнение базируется на эмбриональной или постнатальной летальности, вызываемой у мышей генетическим устранением какого-либо из этих компонентов аппарата макроаутофагии на уровне всего тела (Qu et al, 2003; Yue et al, 2003; Kuma et al, 2004; Komatsu et al, 2005; Gan et al, 2006; Saitoh et al, 2008,2009; Sou et al, 2008), это, скорее всего, отражает ключевую роль макроаутофагии в гомеостазе развивающихся и взрослых тканей (хотя такой общий фенотип может быть также результатом независимых от аутофагии функций этих белков). Кроме того, фармакологические и генетические вмешательства, нацеленные на эти и др. компоненты аппарата макрофагии, были ассоциированы с дефектами аутофагии в сотнях экспериментальных исследований in vitro и in vivo. Однако, открытие bona fide макроаутофагических реакций, возникающих независимо от ATG3, ATG5, ATG7, ULK1, BECN1, VPS34 и его продукта (PI3P) (Zhu et al, 2007; Nishida et al, 2009; Chang et al, 2013; Niso-Santano et al, 2015; Vicinanza et al, 2015) вносят сомнения в исключительную потребность этих факторов для всех форм макроаутофагии (Klionsky et al, 2016). Существование ATG3-, ATG5-, ATG7-, ULK1-, BECN1-, VPS34- и PI3P-незвисимых форм макроаутофагии представляет дальнейшее подтверждение гипотезы, что молекулярные механизмы, лежащие в основе макроаутофагии обладают значительной степенью избыточности (, по крайней мере, у млекопитающих) (Nishida et al, 2009; Chu, 2011; Chang et al, 2013; Niso?Santano et al,2015; Vicinanza et al, 2015). Это мнение ранее было выдвинуто на основании наблюдения, что некоторые компоненты аппарата макроаутофагии имеют множественные функциональные гомологи. Напр., геном человека кодирует, по крайней мере, 6 разных Atg8-подобных белков, а именно, microtubule-associated protein 1 light chain 3 alpha (MAP1LC3A; известен также как LC3A), LC3B, microtubule-associated protein 1 light chain 3 gamma (MAP1LC3C; известен также как LC3C), GABA type A receptor-associated protein (GABARAP), GABA type A receptor-associated protein-like 1 (GABARAPL1) и GABA type A receptor-associated protein-like 2 (GABARAPL2; известен также как GATE-16) (Shpilka et al,2011) (Table 1).
В последнюю декаду термины "canonical" и "non-canonical" активно использовали, чтобы (i) ссылаться на не-деградирующие функции макроаутофагии (напр., на нешаблонную секрецию) (Ponpuak et al, 2015), или (ii) подчеркивать различия между теми макроаутофагическими реакциями, которые критически базируются на ATG3-, ATG5-, ATG7-, ULK1-, BECN1- и VPS34-обеспечиваемой продукции PI3Pи теми, которые с ними не связаны (Codogno et al, 2012; Ktistakis & Tooze, 2016). Хотя в последнем случае использование определений "канонические" и "не-канонические" может иметь преимущества, т.к. они отражают молекулярные описания (signatures), которые общие разным примерам макроаутофагии, мы опасаемся, что это скорее может вводить в заблуждение по двум причинам. Во-первых, они косвенно поддерживают мнение, что некоторые макроаутофагические реакции часты и наблюдаются при многих самостоятельных экспериментальных условиях, тогда как др. довольно редки. В литературе описаны сотни сценариев, в которых макроаутофагия может быть замедлена путем подавления ATG3-, ATG5-, ATG7-, ULK1-, BECN1- и VPS34-зависимой продукции PI3P, и лишь единичные примеры ATG3-, ATG5-, ATG7-, ULK1-, BECN1-, VPS34- и PI3P- независимых реакций макроаутофагии (Nishida et al, 2009; Niso?Santano et al, 2015; Vicinanza et al, 2015). Однако, этот дисбаланс может возникать из-за склонности к наблюдениям за стимулами, используемыми, чтобы вызвать аутофагию (голодание, rapamycin или целенаправленные клеточные повреждения) и/или за биомаркерами, используемыми для тщательного отслеживания макроаутофагических реакций (таких как LC3 lipidation) (Klionsky et al, 2016). Во-вторых, что наиболее важно, в действительности консенсус относительно набора признаков, характеризующих "canonical" в противовес "non-canonical" макроаутофагии никогда не был достигнут. Т.о., в то время как некоторые авт. используют термин "non-canonical" для ATG5-зависимых, BECN1-независимых случаев макроаутофагии (Niso-Santano et al, 2015; Huang & Liu, 2016), др. используют то же самое выражение для ULK1-независимых, ATG5- и BECN1-зависимых макроаутофагических реакций (Martinez et al, 2016). Чтобы избежать путаницы, мы предлагаем устранить термины "canonical" и "non-canonical". Мы скорее поддерживаем использование явных выражений, таких как "ATG5-зависимая", "BECN1-независимая" и склонны утверждать, что такая зависимость/независимость д. быть экспериментально подтверждена. Конечно, эта рекомендация не намерена повлиять на предполагаемое существование разных путей, некоторые полностью зависят или не зависят от специфических компонентов аппарата макроаутофагии, но поддерживает описание специфических примеров макроаутофагии, базирующихся на экспериментальных оценках.
Определение макроаутофагических реакций, базирующееся на определении специфических компонентов, лежащих в основе молекулярного аппарата, также может быть довольно обманчивым. Поэтому мы предлагаем функциональное определение макроаутофагии как типа аутофагических реакций (т.e., реакций, которые используют лизосомную деградацию цитозольных единиц (entity), see above), базирующуюся на аутофагосомах, которая может быть подразделена на подтипы на основании зависимости от специфических белков (Klionsky et al, 2016). Мы подозреваем, что общая молекулярная сигнатура макроаутофагических реакций трудна для идентификации, по крайней мере, частично из-за высокой степени перекрываемости и взаимосвязанности процессов (, по крайней мере, в клетках млекопитающих).

Non-selective and selective types of autophagy.


Micro- и макроаутофагические реакции могут использовать имеющиеся в наличии цитоплазматические компоненты довольно неизбирательным образом. С помощью лизосомной деградации эти субстраты для аутофагии провоцируют биоэнергетический метаболизм или репаративные процессы (Liu et al, 2015a; Sica et al,2015). Кроме того, микроаутофагия, макроаутофагия и CMA могут оперировать специфическим образом, посредством механизма, использующего распознавание субстрата для аутофагии с помощью соотв. рецепторов (Farre & Subramani, 2016). В этих условиях важно вспомнить, что специфичность аутофагических реакций сильно затрагивается с помощью механизмов доставки субстрата на лизосомы. Т.о., в то время как CMA, по-видимому, высоко избирательный тип аутофагии (т.к. она действительно оперирует только с цитозольными белками, содержащими KFERQ-подобные мотивы, связывающие HSPA8, и совместима с LAMP2A-обеспечиваемой транслокацией), а микроаутофагия и макроаутофагия могут обладать неполной специфичностью при определенных условиях (отражающих относительную "leaky" процессов инвагинации лизосом и образования аутофагосом, соотв.) (Sica et al, 2015; Zaffagnini & Martens, 2016). Это необходимо иметь в виду при внимательном рассмотрении примеров специфичности аутофагии (see below). В литературе специфичность обычно не исследуется, поскольку авт. сфокусированы на деградации одного субстрата (напр., митохондрии), но не отслеживают до какой степени деградируют др. цитоплазматические компоненты. Поэтому затруднительно различать между не селективными микро- и макроаутофагическими реакциями и их специфическими аналогами, особенно для некоторых субстратов, подобных митохондриям. В самом деле, mitophagy (see below for a definition), безусловно наиболее охарактеризованная форма селективной макроаутофагии (по крайней мере в клетках млекопитающих), но части митохондриальной сети также деградируют в ходе макроаутофагических реакций, управляемых биоэнергетическими потребностями (Gomes et al, 2011a,b). Мы предполагаем определить специфические примеры микро- и макроаутофгии, базируясь на обогащении точного субстрата для аутофагии, вместе с потребностью в специфических молекулярных факторах (таких как аутофагические рецепторы), которые могут использоваться для избирательного мониторинга или экспериментального воздействия на процесс (Table 1).

MITOPHAGY.


Mitophagy может быть определена как специфическое удаление поврежденных или избыточных митохондрий с помощью микро- или макроаутофагии. Микроаутофагическая реакция преимущественно нацелена на митохондрии дрожжевых клеток, подвергшихся азотному голоданию (Kissovaet al, 2007). В этой системе микроаутофагическая реакция зависит от SUN семейства белков UTH1 (Uth1), интегрального фактора внутренней митохондриальной мембраны (Kissova et al, 2007). Является ли Uth1 настоящим рецептором для митохондриальной микроаутофагии, ещё предстоит определить. Напротив, макроаутофагические реакции, специфичные для митохондрий, описаны у широкого круга модельных организмов, включая дрожжи, нематод, мух и млекопитающих. Этот процесс вносит вклад в удаление излишних митохондрий, не имеющих функциональных дефектов a priori, а также в деградацию митохондрий, поврежденных после репарации , следовательно, нефункциональных и потенциально цитотоксичных (что важно для поддержания клеточного гоеостаза, особенно в высоко метаболических тканях, таких как головной мозг) (Palikaras & Tavernarakis, 2014). Два физиологических обстоятельства вызывают макроаутофагическое удаление функциональных митохондрий : (i) созревание ретикулоцитов и последующее образование зрелых эритроцитов, состояние, при котором митофагия критически зависит от BCL2 interacting protein 3-like (BNIP3L; известен также как NIX), и полное удаление митохондрий может также зависеть от необычной секреции (Sandoval et al,2008; Mortensen et al, 2010; Novak et al, 2010; Griffiths et al, 2012; Fader et al, 2016); (ii) первые ступени эмбрионального развития (Al Rawi et al, 2011; Sato & Sato, 2011), при котором отцовские митохондрии подвергаются расщеплению, mitochondrial 1 (FIS1)-зависимой фрагментации (Rojansky et al, 2016; Wang et al, 2016), потере трансмембранного потенциала (Rojansky et al,2016; Wang et al, 2016) и удалению с помощью митофагической реакции, зависящей от endonuclease G (ENDOG; по крайней мере у Caenorhabditis elegans) (Zhou et al, 2016), prohibitin 2 (PHB2) (Wei et al, 2017), PTEN-induced putative kinase 1 (PINK1) и Parkinson disease (autosomal recessive, juvenile) 2, parkin (PARK2) (у млекопитающих, но не у D. melanogaster) (Politi et al, 2014; Rojansky et al, 2016).В этом сценарии , CPS-6 (ортолог ENDOG у червей) способствует митофагии благодаря прохо изученному механизму, участвующему в деградации митохондриального генома (Zhou et al, 2016), тогда как PHB2 и PINK1-PARK2 система вносит вклад в генерацию меток, распознаваемых LC3 или рецепторами аутофагии, соотв. (Geisler et al, 2010; Narendra et al, 2010; Wei et al,2017).
Избирательное удаление деполяризованных митохондрий также использует систему PINK1-PARK2 и PHB2 (Clark et al, 2006; Park et al, 2006), которые генерируют убиквитиновые и не-убиквитининовые метки на мембранах поврежденных митохондрий, что делает возможным их распознавание с помощью sequestosome 1 (SQSTM1, известен также как p62) (для ограничения распространенности), optineurin (OPTN), calcium binding and coiled-coil domain 2 (CALCOCO2; известен также как NDP52) и LC3 (Wong & Holzbaur,2014; Heo et al, 2015; Lazarou et al, 2015; Moore & Holzbaur, 2016; Wei et al, 2017). Cardiolipin, митохондриальный липид, как полагают, также непосредственно взаимодействует с LC3 после повреждений митохондрий, вызываемых разными стимулами (Chu et al, 2013; Kagan et al,2016). FUN14 domain containing 1 (FUNDC1), белок наружной митохондриальной мембраны оперирует как рецептор аутофагии в ответ на гипоксию (Liu et al, 2012). Наконец, SMAD-specific E3 ubiquitin-protein ligase 1 (SMURF1), peroxisomal biogenesis factor 3 (PEX3), PEX13, различные члены семейства Fanconi anemia (FA) белков и transglutaminase 2 (TGM2) также используются в регуляции или осуществлении митофагии, хотя их точная роль остается неясной (Orvedahl et al, 2011; Rossin et al, 2015; Lee et al, 2017; Sumpter et al, 2016). Atg32 является главным рецептором макроаутофагических реакций, нацеленных на несущественные митохондрии у дрожжей (Kanki et al,2009; Okamoto et al, 2009),а BCL2-like 13 (BCL2L13), как полагают, выполняет аналогичные функции митофагии в клетках мышей и человека (Murakawa et al, 2015).У C. elegans, макроаутофагические реакции, специфичные для митохондрий скоординированы с биогенезом митохондрий благодаря координирующей активности BNIP3 гомолога DCT-1 и транскрипционного фактора SNK-1 (Palikaras et al, 2015).

PEXOPHAGY.


Pexophagy является макроаутофагическим ответом, нацеленным преимущественно на пероксисомы. У дрожжей крупный супрамолекулярный комплекс отвечает за избирательное распознавание пероксисом с помощью молекулярного аппарата макроаутофагии и за их зависимый от актина транспорт в вакуоли (Reggiori et al, 2005). Этот комплекс включает пероксисомные белки Pex3 (Burnett et al, 2015), Pex14 (Zutphen et al, 2008), а также Atg37 (Nazarkoet al, 2014), который соединяется с Atg30 (Burnett et al, 2015), Atg11 (Burnett et al, 2015; Torggler et al, 2016) и Atg36 (Motley et al, 2012; Tanaka et al, 2014). В клетках млекопитающих pexophagy осуществляется посредством PEX2- и PEX3-зависимого убиквитинирования множественных пероксисомных белков, включая PEX5 и ATP-binding cassette subfamily D member 3 (ABCD3; известен также как PMP70), которые распознаются с помощью рецепторов аутофагии p62 и NBR1 (Deosaran et al, 2013; Yamashita et al, 2014; Sargent et al, 2016). Pexophagy у млекопитающих очень чувствительна к оксидативным стрессам, возможно вследствие активации передачи сигналов цитоплазматического ATM или endothelial PAS domain protein 1 (EPAS1; известен также как HIF-2α) (Walter et al, 2014; Zhang et al, 2015). Конечно, избирательная деградация пероксисом у дрожжей также происходит посредством избирательной формы микроаутофагии, наз. micropexophagy (Farre & Subramani, 2004).

NUCLEOPHAGY


Nucleophagy может быть определена как аутофагическая реакция, избирательно нацеленная на части ядра. У дрожжей, описаны две самостоятельные формы нуклеофагии: (i) микроаутофагическая форма, базирующаяся на рецепторе аутофагии Nvj1, белке вакуолей Vac8 и членах семейства oxysterol-binding protein (OSBP) (Roberts et al, 2003; Kvam & Goldfarb, 2004), которая обеспечивает "микроаутофагию ядра по частям"; и (ii) вариант, котрый не нуждается в Nvj1, Vac8, но использует компоненты аппарата макроаутофагии, такие как Atg3 и Atg4 (но не Atg6, дрожжевой ортолог BECN1) (Krick et al, 2008; Mijaljica et al, 2012) и рецептор аутофагии Atg39 (Mochida et al, 2015). Нуклеофагия происходит также в клетках млекопитающих (Park et al,2009), при этом она вносит вклад в поддержание целостности генома (Rello-Varona et al,2012; Dou et al, 2015). Lamin B1 (LMNB1) был идентифицирован как ядерный белок, ответственный за вариант нуклеофагии в клетках млекопитающих (Dou et al, 2015).

RETICULOPHAGY.


Reticulophagy - это преимущественно аутофагическая деградация частей ER. Согласно некоторым авт., reticulophagy (ER-phagy) происходит независимо от аппарата микро- и макроаутофагии, по крайней мере, у дрожжей (Schuck et al, 2014), но регулируется с помощью Rab семейства GTPase Ypt1 (Lipatova et al, 2013). Др. авт., однако, предоставили доказательства, подтверждающие, что reticulophagy является специфической формой макроаутофагии, базирующейся на рецепторах аутофагии Atg39 и Atg40 (у дрожжей), или их ортологах у млекопитающих, family with sequence similarity 134 member B (FAM134B) (в клетках мышей и человека) (Khaminets et al, 2015; Mochida et al, 2015). У S. cerevisiae, reticulophagy использует также Atg11 (Mochida et al, 2015) и Sec63 complex subunit SEC62 (Sec62) (Fumagalli et al, 2016).

RIBOPHAGY


Ribophagy - специфическая аутофагическая реакция, нацеленная на рибосомы. У дрожжей ribophagy использует де-убиквитинирование рибосом с помощью mRNA-binding ubiquitin-specific protease Ubp3 и её кофакторов Bre5, Doa1 (известен также как Ufd3) и Cdc48 (Kraft et al, 2008; Ossareh-Nazari et al, 2010) и нуждается в Atg11 (Waliullah et al, 2017). Напротив, аутофагия ненужных рибосом негативно регулируется с помощью listerin E3 ubiquitin-protein ligase 1 (Ltn1)-зависимого убмквитинирования (Ossareh-Nazari et al, 2014), и возможно , с другой стороны, семейства NEDD4 E3 ubiquitin-protein ligase Rsp5 (Shcherbik & Pestov, 2011). Ubp3 используется также в аутофагическом и протеосомном удалении факторов трансляции и и оборота РНК во время азотного голодания (Kelly & Bedwell, 2015). Ribophagy управляется с помощью пищевого голодания у дрожжей, что сопровождается накоплением массы деградировавших РНК внутри вакуолей (Huang et al, 2015). Интересно, что некоторые растения обладают макроаутофагическим вариантом ribophagy (Niki et al, 2014). Рибофагические реакции в клетках млекопитающих пока не описаны.

AGGREPHAGY.


Aggrephagy может быть определена как аутофагическая реакция, специфичная для агрегатов белков. Aggrephagy описана у разных модельных организмов, включая дрожжей (Lu et al,2014b), червей (Jia et al, 2007; Lu et al, 2013), мух (Simonsen et al, 2008), растения (Toyookaet al, 2006), и млекопитающих (Bjorkoy et al, 2005; Hara et al, 2006; Komatsu et al, 2006). Макроаутофагическое разложение белковых агрегатов очень важно для сохранения клеточного гомеостаза, особено в контексте нейродегенеративных болезней (Menzies et al, 2015). Помимо использования аппарата макрофагии и частого убиквитинирования субстрата, aggrephagy у млекопитающих использует рецепторы аутофагии p62 (которые сами могут формировать нерастворимые агрегаты) (Bjorkoy et al, 2005; Komatsuet al, 2007; Pankiv et al, 2007; Kirkin et al, 2009b), NBR1 (ортолог участвующего в aggrephagy у растений) (Kirkin et al, 2009a,b), OPTN (Korac et al, 2013) и toll-interacting protein (TOLLIP) (Lu et al, 2014b), а также p62-binding proteins WD repeat and FYVE domain containing 3 (WDFY3; известен также как ALFY) (Simonsen et al, 2004; Filimonenko et al, 2010) и TGM2 (D'Eletto et al, 2012). Однако, стоящим замечанием является то, что перекрываемость между этими факторами и их специфическими ролями в деградации разных субстратов не была исследована. У дрожжей ubiquitin-связывающий белок Cue5 (ортолог TOLLIP млекопитающих) оперирует как аутофагичный рецептор для aggrephagic реакций (Lu et al, 2014b). У D. melanogaster контроль proteostasis с помощью aggrephagy сталкивается с forkhead box, subgroup O (FOXO)-зависимой транскрипцией (Demontis & Perrimon, 2010). Важно, что LC3 может накапливаться в агрегатах белков зависимым от p62, но независимым от аутофагосом способом (Kuma et al, 2007; Shvets & Elazar, 2008). Это создает потенциальные источники, склонные возникать в результате использования GFP-LC3 агрегации в качестве отдельного биомаркера макроаутофагии (see above). HSPA8, также как и др. шапероны и ко-шапероны участвуют в специфической форме aggrephagy, обычно известной как "chaperone-assisted selective autophagy" (CASA) (Arndt et al, 2010). CASA отличается от эндосомной макрофагии и CMA своей зависимостью от многих компонентов аппарата макрофагии, фактически подтверждая существование избирательной формы макроаутофгии (Arndt et al, 2010).

LIPOPHAGY.


Lipophagy - это избирательная аутофагическая деградация капель нейтральных липидов. Первоначально открытая в системе млекопитающих, где она используется как молекулярный аппарат для макроаутофагии (Singh et al, 2009), липофагия существует также у червей и дрожжей. У C. elegans, липофагия использует лизосомные липазы, такие как LIPL-4, которые играют ключевую роль в передаче сигналов продолжительности жизни (Lapierre et al, 2011; O'Rourke & Ruvkun, 2013; Folick et al, 2015). У дрожжей она использует микроаутофагические процессы (Wang et al, 2014; Vevea et al, 2015). Однако, имеются противоположные сообщения о молекулярных потребностях для липофагии у S. cerevisiae в накоплении внутриклеточных липидов (Wang et al, 2014; Vevea et al,2015). Поскольку некоторые авт. полагают, что липофагия у дрожжей не использует Atg7, а нуждается в компонентах ESCRT (Vevea et al, 2015), то др. авт. склоняются в пользу интерпретации, что липофагия у дрожжей зависит от Atg7 и некоторых др. компонентов аппарата макроаутофагии (даже если они обнаруживают микроаутофагические проявления и осуществляются в отсутствии аутофагосом) (Wang et al, 2014). В клетках млекопитающих липофагия координируется с помощью транскрипционных программ, зависящих от nuclear receptor subfamily 1 group H member 4 (NR1H4; известен также как FXR), cAMP responsive element binding protein 1 (CREB) и peroxisome proliferator-activated receptor alpha (PPARA) (Lee et al, 2014; Seok et al, 2014). Интересно, что CMA-зависимая деградация с липидными каплями ассоциированных белков, таких как perilipin 2 (PLIN2) и PLIN3 предшествует и облегчает липолиз (Kaushik & Cuervo, 2015, 2016), демонстрируя существование интимного общения между разными формами аутофагии в контроле внутриклеточного гомеостаза. Более того, некоторые гены аутофагии, включая, bec-1 (ортолог BECN1 у червей) необходимы для накопления нейтральных липидов в кишечнике развивающихся C. elegans (Lapierre et al, 2013), подчеркивая более широкое значение аутофагии в системном гомеостазе липидов.

BACTERIAL XENOPHAGY.


Бактериальная xenophagy является макроаутофагическим удалением бактерий из цитоплазмы, т.е. бактерии, избежавшие фагосомного компартмента после фагоцитоза и поврежденных фагосом, содержащих бактерии. Бактериальная ксенофагия должна быть концептуально отличаться от эффективного фагоцитоза, состояния, при котором бактерии никогда не получают непосредственного доступа к цитозольной среде (Huang & Brumell, 2014). Ксенофагические реакции, нацеленные на бактерии, представляют собой, прежде всего, клеточно-автономную линию внутренней защиты против прокариотических инфекций (Deretic et al, 2013). Соотв., множественные бактерии вовлечены в стратегии, чтобы активно подавлять аутофагические реакции в хозяине (Galluzzi et al, 2017b). В клетках млекопитающих цитоплазматические бактерии быстро распознаются разными рецепторами аутофагии, включая p62, OPTN, NDP52 и Tax1-binding protein 1 (TAX1BP1), посредством механизма, базирующегося на фосфорилировании рецепторов с помощью TANK1-binding kinase 1 (TBK1) (Thurston et al, 2009; Wild et al, 2011; Tumbarello et al, 2015) и убиквитинирования с помощью ring finger protein 166 (RNF166) (Heath et al, 2016). Дополнительными белками, управляющими образованием и распространением аутофагосом к местам инвазии инфекции, являются (но не ограничиваются) WD repeat domain, phosphoinositide interacting 2 (WIPI2) и его interactor TECPR1, который рекрутируется зависимым от TBK1 способом (Ogawa et al, 2011; Thurston et al, 2016), также как и набор распознающих рецепторов nucleotide-binding oligomerization domain containing 1 (NOD1) и NOD2, которые физически взаимодействуют с ATG16L1 и immunity-related GTPase M (IRGM) после распознавания бактериального дипептида muramyl (Cooney et al, 2010; Travassos et al, 2010; Chauhan et al, 2015). Помимо действия в качестве рецептора для рекрутирования формирующихся аутофагосом на вторгшиеся бактерии, NDP52 поддерживает созревание аутофагосом после взаимодействия с LC3A, LC3B, LC3C, GABARAPL2 и myosin VI (MYO6) (von Muhlinen et al, 2012; Verlhac et al, 2015). Ubiquitin D (UBD; известен также как FAT10) также участвует в быстром и временном распознавании фагосом, не захвативших бактерии, а FAT10 дефицит ассоциирует с повышенной чувствительностью к инфекции Salmonella typhimurium у мышей (Spinnenhirnet al, 2014). Молекулярные механизмы, посредством которых FAT10 поддерживает ксенофагию ещё предстоит выяснить. Интересно, что xenophagic реакции, нацеленные на поврежденные фагосомы и их бактериальный груз, также были описаны. Этот особый вариант ксенофагии базируется на galectin 8 (LGALS8) или galectin 3 (LGALS3), оба метят поврежденные эндосомы (Chauhan et al, 2016), также как и на NDP52 (Thurston et al, 2012; Kim et al,2013a; Li et al, 2013) и/или на различных количествах белков семейства TRIM в качестве рецепторов или регуляторов рецепторов (see below for a definition) (Kimura et al, 2015, 2016). Хотя ксенофагические реакции были изучены в основном на системах млекопитающих, имеются bona fide примеры ксенофагии у D. melanogaster, у которых она оперирует на границе прирожденного паттерна распознавания (Wu et al, 2007; Yano et al, 2008; Kim et al, 2012), C. elegans (Jia et al, 2009; Zou et al, 2014) и Dictyostelium discoideum (Jia et al, 2009).

VIRAL XENOPHAGY.


Viral xenophagy (virophagy) является макроаутофагической реакцией, нацеленной целиком на сформированные цитоплазматические вирионы или их компоненты. Первое описание эндогенных мембран, окружающих цитоплазматические вирусы, относится к концу 1990s (Schlegel et al,1996), и теперь ясно, что вирофагия занимает положение, сходное с бактериальной ксенофагией на первой линии защиты от патогенов (Paul & Munz, 2016). В соответствии с этим мнением некоторые дефекты в молекулярном аппарате макроаутофгии, такие как генетическое подавление Atg5 у мышей, делают животных более чувствительными, уступающими инфекции (Orvedahl et al, 2010). Это верно не только для систем млекопитающих, но и для растений (Liu et al, 2005), мух (Nakamoto et al, 2012; Moy et al, 2014) и вообще нематод (Bakowski et al, 2014). Более того, HIV-1+ пациенты, остающиеся клинически стабильными годами в отсутствие терапии (т. наз., длгое время остающимися молчащими) обнаруживают высокие базовые уровни аутофагии в моно-ядерных клетках периферической крови (Nardacci et al, 2014). Соответственно, многие вирусы развили в себе стратегии избегать virophagic реакций хозяина, включая экспрессию BECN1 ингибиторов (Orvedahl et al, 2007; Levine et al, 2011) или белков, которые подавляют слияние аутофагосом и лизосом (Gannage et al, 2009). Помимо стержневого аппарата макроаутофагии эффективные virophagic реакции используют p62 и tripartite motif containing 5 (TRIM5) в качестве рецепторов (Orvedahl et al, 2010; Mandell et al,2014), белки, которые участвуют в mitophagy, такие как SMURF1 (Orvedahl et al, 2011), Fanconi anemia complementation group C (FANCC) (Sumpter et al, 2016) и PEX13 (Leeet al, 2017), также как и фосфорилирование eukaryotic translation initiation factor 2A (EIF2A) (Talloczy et al, 2002).

PROTEAPHAGY.


Proteaphagy этот термин указывает на макроаутофагические реакции, нацеленные на инактивацию протеосом. У Arabidopsis thaliana, proteaphagy базируется на протеосомном компоненте regulatory particle non-ATPase 10 (RPN10), который оперирует как настоящий рецептор аутофагии, чтобы связать мостиками убиквитинированные протеосомные субъединицы с ATG8 (Marshall et al, 2015). У дрожжей Rpn10 не существенен для proteaphagy (Waite et al, 2016), но сходная функция обеспечивается с помощью Cue5 (Marshall et al, 2016), наводя на интересные параллели с aggrephagy (see above). Помимо участия Atg7, оптимальные proteaphagic реакции у S. cerevisiae базируются на ко-шапероне Hsp42 (Marshall et al, 2016). Т.о., можно предполагать, что макроаутофагическое разложение неактивных протеосом может протекать после их накопления в агрегатах, по крайней мере, у дрожжей. Клетки млекопитающих, подвергнутые голоданию и др. стрессовым состояниям, реагируют proteaphagic в основном на базе p62 в качестве рецептора (Cuervo et al, 1995; Cohen-Kaplan et al, 2016).

LYSOPHAGY.


Lysophagy это специфическое макроаутофагическое разложение поврежденных лизосом в клетках млекопитающих. Несколько специфичных для лизосом агентов, а также monosodium urate (MSU) и двуокись кремния (silica), как было установлено, способствуют повреждениям лизосом с помощью убиквитинирования и рекрутирования аппарата макроаутофагии (Hung et al, 2013; Maejima et al, 2013), процесс, который может быть направлен с помощью общего маркера эндовезикулярных повреждений LGALS3 (Kawabata & Yoshimori, 2016). Большинство молекулярных деталей, лежащих в основе лизофагии, ещё предстоит определить. Сходным образом, как lysophagy-подобный механизм вносит вклад в сохранение гомеостаза вакуолей у дрожжей и растений, остается неясным.

OTHER SPECIFIC FORMS OF AUTOPHAGY.


Описаны и дополнительные примеры избирательной макроаутофагии, в основном базируясь на избирательности груза. Сюда входят (но не ограничиваются): myelinophagy (нацеленная на миелин Шванновских клеток) (Gomez-Sanchez et al, 2015), zymophagy (нацеленная на зимогенные гранулы в ацинарных клетках поджелудочной железы) (Grasso et al, 2011), granulophagy (нацеленная на стрессовые гранулы) (Buchan et al, 2013) и ferritinophagy (нацеленная на ferritin посредством рецептора nuclear receptor coactivator 4, NCOA4) (Dowdle et al, 2014; Mancias et al, 2014). Наконец, макроаутофагия участвует в деградации специфических белков, благодаря свой способности физически взаимодействовать с членами семейства белков Atg8. Это действует, напр., в отношении центриолей и центриолярного сателлитного белка OFD1, чья дегенерация с помощью макроаутофагии оказывает существенное влияние на регуляцию цилиогенеза (Tang et al, 2013).

Autophagic flux.


Все формы аутофагии являются многоступенчатым процессом, во время котрого субстраты для аутофагии распознаются, изолируются (биохимически и/или физиологически) от цитоплазматического окружения и доставляются к лизосомам для деградации. При физиологических состояниях микроаутофагия, CMA и макроаутофагия протекают на исходном уровне, следовательно, вносят вклад в сохранение клеточного гомеостаза, поскольку избегают накопления потенциально цитотоксических элементов, которые могли бы накапливаться в результате нормальных клеточных функций (напр., поврежденные митохондрии) (Liet al, 2012; Cuervo & Wong, 2014; Sica et al, 2015). Кроме того, все пути аутофагии, описанные здесь, чувствительны к пертурбациям внутриклеточного и внеклеточного гомеостаза. Т.о., стимулы, столь различные как питательные вещества, метаболиты, химические, физические и гормональные сигналы могут менять способность микроаутофагии, CMA и макроаутофагии деградировать субстраты для аутофагии (Galluzzi et al, 2014; Green & Levine,2014; Kaur & Debnath, 2015; Mukherjee et al, 2016; Tasset & Cuervo, 2016). Скорость, с которой лизосомы деградируют субстраты для аутофагии, является прекрасным индикатором такой глобальной эффективности реакций аутофагии, которую принято обозначать как "autophagic flux" (Looset al, 2014). Важность этой концепции бросается в глаза, учитывая макроаутофагические реакции и некоторые из биомаркеров, используемые для их измерения, такие как LC3 lipidation (что отслеживается с помощью immunoblotting) и образование GFP-LC3+ цитоплазматических точек (отслеживаемых с помощью иммунофлюоресцентной микроскопии) (Klionsky et al, 2016). И LC3 lipidation и GFP-LC3+ цитоплазматические точки, действительно, являются довольно реальными индикаторами размера пула компартмента аутофагосом, который, как известно, расширяется в ходе продуктивных макроаутофагических реакций (увеличиваясь on-rate) (Klionsky et al, 2016). Однако, аутофагосомы накапливаются также, когда образование аутолизосом или лизосомная деградация блокированы (снижая off-rate), ситуация, при которой субстраты аутофагии не разлагаются (Boyaet al, 2005; Gonzalez-Polo et al, 2005). Более того, нельзя исключить, что компартмент аутофагосом выполняет также независимые от аутофагии функции. Хотя некоторые техники сегодня способны отслеживать autophagic flux в реальном времени (Katayama et al, 2011; Kaizuka et al, 2016) и отличать между ситуациями увеличения on-rate и ситуациями понижения off-rate (Klionsky et al, 2016), это выраженное различие следует учитывать критически. Итак, термин autophagic flux означает скорость, с которой молекулярный аппарат аутофагии идентифицирует, сегрегирует и разлагает субстраты (посредством лизосомной деградации).

Autophagy-dependent cell death.


Ранее ученые наблюдали клетки, которые погибают, т.к. накапливают аутофагосомы и аутолизосомы в цитоплазме (Schweichel & Merker, 1973; Eskelinen et al, 2011). Морфологически такие клетки существенно отличались от клеток, подвергающихся апоптозу или некрозу (be it regulated or accidental), это привело исследователей к принятию термина "аутофагическая клеточная гибель" или "типа II гибель клеток", базируясь на наблюдениях и корреляционных (скорее, чем на interventional/causal) основаниях (Schweichel & Merker, 1973; Kroemer et al, 2009). С появлением современной молекулярной биологии стало ясно, что макроаутофагия обладает мощными защищающими клетки функциями в большинстве патологических и экспериментальных условий (Menzies et al, 2015; Galluzziet al, 2016). самом деле фармакологические ингибиторы макроаутофагии, также как и генетические вмешательства, нацеленные на разные компоненты аппарата макрофагии, в целом ускоряли (скорее, чем задерживали) гибель клеток, имеющих нарушения гомеостаза (Boya et al, 2005; Yousefi et al, 2006; Mrschtik et al, 2015). Т.о., RCD часто возникает в контексте неспособности макроаутофагических реакций, которые активируются как конечная попытка сохранить в клетках гомеостаз (Galluzzi et al, 2015a).
Важно, что существуют многочисленные исключения из этой тенденции, указывающие на то, что функциональные макроаутофагические реакции или компоненты аппарата макроаутофагии могут также: (i) могут иметь низкую или не иметь возможности воздействовать на RCD (т. наз., не защищающая аутофагия ) (Saleh et al,2016); или (ii) этиологически вносить вклад в RCD (, по крайней мере, в специфических онтогенетических или патофизиологических сценариях ) (Seay & Dinesh-Kumar, 2005; Masini et al, 2009; Sharmaet al, 2014; Denton et al, 2015). Напр., нарушения любого из нескольких Atg генов у D. melanogaster, также как и блокирование инициации аутофагии с помощью модуляции передачи ростовых сигналов, приводят к неспособности удалять личиночные слюнные железы и ткани средней кишки во время метаморфоза (Berry & Baehrecke, 2007; Denton et al, 2009, 2013; Xu et al, 2015). Интересно, что деградация личиночной средней кишки, которая происходит независимо от апоптоза, вызываемого каспазами, не нуждается в компонентах аппарата макроаутофагии, участвующего в аутофагии, вызываемой голоданием, в жировых телах Drosophila (Xu et al, 2015).
Более того, фармакологические и генетические данные показывают. что специфическая форма зависимой от аутофагии гибели клеток, использующая Na+/K+-ATPase плазматической мембраны (called "autosis") происходит в клетках, подвергшихся голоданию или воздействию BECN1-происходящих пептидов, также как и в головном мозге новорожденных грызунов, переживших ишемию/гипоксию (Liu et al, 2013; Xie et al,2016). Итак, зависимая от аутофагии клеточная гибель может быть определена как форма RCD, которая может быть замедлена фармакологическим или генетическим ингибированием макроаутофагии. В этом контексте, важно отметить, что (i) проблемы специфичности затрагивают большинство, если не все, фармакологические агенты, используемые для супрессии макроаутофагических реакций (Maycotte et al, 2012; Maes et al, 2014; Eng et al, 2016; Galluzzi et al, 2017b); и (ii) многие компоненты аппарата макроаутофагии обладают независимыми от аутофагии функциями (Hwang et al, 2012; Maskey et al, 2013). Поэтому мы рекомендуем предпочтительное использование подходов и тестов с использование, по крайней мере, двух разных белков аппарата макроаутофагии в специфических примерах RCD перед этиологическим ринесением их к макроаутофагии. Выражения. такие как "ATG5-dependent cell death" или "BECN1-dependent cell death" могут даже больше соответствовать, когда используется один или более специфических компонентов аппарата макроаутофагии для экспериментальной оценки в отсутствии связи с увеличением autophagic flux. Autosis может быть функционально определен как Na+/K+-ATPase-обусловленная форма зависимой от аутофагии гибели клеток.

Cytoplasm-to-vacuole targeting pathway (Cvt).


Этот Cvt путь поставляет гидролазы, включая aminopeptidase 1 (Ape1), Ape4, и alpha-mannosidase (Ams1) в дрожжевые вакуоли (Umekawa & Klionsky, 2012). Молекулярный аппарат для пути Cvt и макроаутофагия обладают значительными общими компонентами. включая некоторые Atg белки (Scott et al, 1996, 2000, 2001). Более того, Ape1, Ape4 и Ams1 импортируются в вакуоли как крупные олигомеры, напоминающие субстраты для aggrephagy (Bertipagliaet al, 2016). Путь Cvt, однако, вносит вклад в сохранение нормальной ферментативной активности внутри вакуоли, особенно в вегетационных условиях, фактически обеспечивая биосинтетические, скорее, чем катаболические функции (Umekawa & Klionsky, 2012). Т.о., Cvt путь не представляет собой пример собственно говоря аутофагии.

LC3-associated phagocytosis.


LC3-ассоциированный фагоцитоз (LAP) описывает рекрутирование некоторых (но не всех) компонентов аппарата макроаутофагии (безусловно, LC3) в окруженные одиночной мембраной фагосомы, содержащие внеклеточные патогены или тела погибших клеток, предназначенные для лизосомной деградации (Sanjuan et al, 2007; Martinez et al, 2015, 2016). Многие молекулярные детерминанты LAP необходимы также для макроаутофагических реакций. Это касается ATG3, ATG5, ATG7, ATG12, ATG16L1, BECN1, VPS34 и UVRAG (Martinez et al, 2015,2016). Однако, в системах млекопитающих LAP не использует передачу сигналов ULK1, AMBRA1 и ATG14 (которые также участвуют в макроаутофагии), но критически зависят от RUBICON и NAPDH oxidase 2 (которые не существенны для макроаутофагии). LAP участвует в контроле бактериальных и грибковых патогенов (Sanjuan et al, 2007; Zhao et al, 2008; Gong et al, 2011; Lam et al, 2013; Choi et al, 2014; Martinez et al, 2015; Selleck et al, 2015), в entosis (вариант RCD, гарантирующий поглощение не фагоцитарными клетками) (Florey et al, 2011), также как и оптимальное разложение погибших клеток (Martinez et al, 2016). Однако, поскольку субстратами для LAP являются внеклеточные элементы, которые никогда не проникают в цитоплазму, то LAP не может рассматриваться как bona fide аутофагическая реакция.

Secretory autophagy.


Множественные компоненты молекулярного аппарата макроаутофагии, включая (но не ограничиваясь ими) ATG4B, ATG5, ATG7, ATG16L1, BECN1, ULK1, LC3, p62, некоторые SNAREs и специфические члены семейства TRIM белков, участвуют также в обычной и не кондиционной секреции цитоплазматических элементов (включая растворимые белки с внеклеточными функциями, потенциально цитотоксические белковые агрегаты, секреторные гранулы и инвазирующие патогены) (Manjithaya et al, 2010; Dupont et al, 2011; Shravageet al, 2013; Lock et al, 2014; Gerstenmaier et al, 2015; Kimura et al, 2017), это привело к внесению термина "secretory autophagy" (Ponpuak et al, 2015). Хотя эти, не вызывающие деградацию, функции аппарата макроаутофагии существенны для многих внутриклеточных и организменных процессов, включая очищение от вирусов, воспаление и гематопоэз, они не должны рассматриваться как настоящие аутофагические реакции. Мы полагаем поэтому использование молекулярно ориентированных выражений, таких как "ATG5-dependent secretion" вместо обманчивого выражения "secretory autophagy".

Crinophagy.


Термин crinophagy означает деградацию секреторного материала вследствие слияния секреторных гранул с лизосомами (Marzella et al, 1981). Этот процесс. который наблюдается в секреторных клетках и отличен от zymophagy, обеспечивает деградацию и рециклинг избыточных и устаревших секреторных гранул, напр., тех, что присутствуют после индуцированной гормонами волны секреции (Weckman et al, 2014). Строго говоря, crinophagy не должна рассматриваться как форма аутофагии, т.к. содержимое секреторных гранул недоступно из цитоплазмы (оно содержится в секреторных гранулах, как и грузы эндосом и фагосом).

Components of the autophagy machinery


Autophagy substrates (autophagic cargo).


Термины субстрат для аутофагии и аутофагический груз взаимозаменимы и используются для описания крупного гетерогенного набора цитоплазматических элементов (эндогенного или экзогенного происхождения), которые предназначены для лизосомной деградации с помощью аутофагии (Fig 1). С концептуальной точки зрения субстраты для аутофагии д. дифференцироваться с помощью рецепторов аутофагии (see below). В самом деле, и субстраты и рецепторы аутофагии являются предметом лизосомной деградации, но только последняя функция рассматривается как часть аппарата аутофагии (Boya et al, 2013; Noda & Inagaki, 2015; Zaffagnini & Martens, 2016). Конечно, ни гидролитические энзимы, доставляемые в вакуоли посредством Cvt (который вносит вклад в сохранение ферментативного гомеостаза), ни внеклеточные элементы, достигающие лизосом посредством эндоциитотического пути (которые никогда не достигают цитоплазмы) могут рассматриваться ка настоящие субстраты для аутофагии.

Figure 1.Autophagy substrates A wide and heterogeneous set of cytoplasmic entities-be they of endogenous/intracellular or exogenous/extracellular origin-can be targeted to lysosomal degradation by non?selective or selective forms of autophagy. ER, endoplasmic reticulum.

Autophagy receptors and adaptors.


Аутофагические рецепторы это любые белки, которые соединяются с субстратами для аутофагии, делающие возможным их распознавание с помощью аппарата аутофагии и деградируемые внутри лизосом в ходе функциональных аутофагических реакций (Stolz et al, 2014). Исходя из этого определения, HSPA8 является главным рецептором для эндосомной макроаутофагии, но не для CMA (во время CMA, цитоплазматический пул HSPA8 не деградирует) (Uytterhoeven et al, 2015; Morozova et al,2016). Помимо этого десятки белков используются для распознавания субстратов макроаутофагии (see above) (Rogov et al, 2014; Farre & Subramani, 2016). Большинство рецепторов для макроаутофагии обладают общим эволюционно законсервированным LC3-interacting region (LIR), который позволяет им подводить субстраты для макроаутофагии в тесную близость к LC3+ формирующимся аутофагосомам. Для этого используются p62, NBR1, OPTN, NDP52, BNIP3, BNIP3L, ATG34, FUNDC1, PHB2, TRIM5, TAX1BP1, Atg19 и Atg32 (Birgisdottir et al, 2013; Chourasia et al, 2015; Wei et al, 2017). Многие рецепторы для макроаутофагии содержат также ubiquitin-связывающие домены, позволяя им рекрутировать убиквитинированные субстраты в формирующиеся аутофагосомы (Khaminets et al, 2016). Более того, некоторые рецепторы, включая дрожжевые Atg19 и Atg34, также как и p62, OPTN и NDP52 человека, как было установлено, соединяются с Atg12-Atg5:Atg16 (ATG12-ATG5:ATG16L1) комплексами, чтобы стимулировать конъюгацию членов семейства Atg8 на аутофагический груз (Fracchiolla et al, 2016). Сходным образом, многие члены семейства белков TRIM нацеливают на субстраты для аутофагии, чтобы сформировать аутофагосомы после связывания LC3, но и также физически и функционально взаимодействовать с вышестоящими компонентами аппарата аутофагии, включая ULK1и VPS34 комплексы (Kimura et al, 2015, 2016). Эти белки были обозначены как "receptor regulators". Нельзя исключить, что др. рецепторы аутофагии могут выполнять регуляторные функции помимо распознавания субстрата.
Хотя термин autophagy adaptor был использован как синоним рецептора аутофагии, мы рекомендуем использовать это выражение, чтобы указать на любые белки, которые взаимодействуют с членами семейства Atg8, но не участвуют в распозновании грузов (и, следовательно, не деградируют во время макроаутофагических реакций) (Stolz et al, 2014). Два примера адапторов аутофагии вне семейства ATG белков (многие члены de facto ведут себя как адапторы) - это FYVE coiled-coil domain containing 1 (FYCO1), которые участвуют во взаимодействии аутофагосом с цитоскелетом и в их слиянии с лизосомами и в сортировке nexin 18 (SNX18), который участвует в формировании аутофагосом (Knaevelsrud et al, 2013; Olsvik et al, 2015).

Phagophores (isolation membranes).


Phagophores (также наз изолированные мембраны) являются предшественниками аутофагосом. Фагофоры млекопитающих обычно образуются вблизи мест контактов ER-митохондрии в контексте уникальных структур, окрашивающихся позитивно с помощью zinc finger FYVE-type containing 1 (ZFYVE1; известен также как DFCP1), известных как omegasomes (Axe et al, 2008). У млекопитающих биогенез фагофор, как было установлено, использует ATG9-содержащие пузырьки, происходящие из аппарата Гольджи, поздних эндосом или плазматической мембраны (Ravikumaret al, 2010; Orsi et al, 2012; Puri et al, 2013). Независимо от точного источника липидов (которые остаются предметом споров), формирование фагофор млекопитающих использует комплекс ULK1 и ATG14 (Karanasios et al, 2013), это облегчает сборку специфичного для аутофагии Class III PI3K комплекса (Matsunaga et al, 2010). Это делает возможной ассоциацию PI3P-связывающих белков DFCP1 и WIPI2 (Polson et al, 2010), формирование комплексов ATG12-ATG5:ATG16L1 и последующей локальной LC3 lipidation (Dooley et al, 2014). Любые фагофоры млекопитающих или omegasomes, или те и др., окрашиваются позитивно на ULK1, ATG13, ATG101, FIP200, VPS34, BECN1, VPS15, ATG5, ATG12, ATG16L1, DFCP1 , также как и на членов семейства lipidated LC3 (Antonioli et al, 2016). У дрожжей фагофоры формируются в так наз. "местах сборки фагофор" или "pre-autophagosomal structure" (PAS), т. е. в местах цитоплазмы, обогащенной Atg9+ пузырьками диаметром в 30-60 nm, которые сливаются благодаря связующей активности Atg1 (аналог ULK1 у дрожжей), Atg13, Atg17, Atg19, и Atg31 (Yamamoto et al,2012; Stanley et al, 2014).

Autophagosomes.


Временные с двойной мембраной органеллы (со средним диаметром у млекопитающих в 0.5-1.5 µm), которые обеспечивают секвестрацию груза и доставку его к лизосомам в ходе макроаутофагических реакций (Shibutani & Yoshimori, 2014). Аутофагосомы возникают из и поэжтому имеют общие биомаркерные белки с замкнутыми фагофорами (see above). Поскольку аутофагосомы лишены гидролитической активности, то убиквитинорованные и не убиквитинированные субстраты для аутофагии, также как и рецепторы аутофагии, могут быть обнаружены в этом компартменте (Klionsky et al, 2016). LC3 обилен и во внутренней и наружной мембране аутофагосом. Однако, он эффективно удаляется с помощью членов семейства Atg4 с поверхности замкнутых аутофагосом (Lamb et al, 2013). В ходе функциональных макроаутофагических реакций аутофагосомы быстро сливаются с поздними эндосомами или лизосомами (see below) и поэтому бывает трудно определить их в качестве стабильного пула. Это можно экспериментально перехитрить, ингибируя слияние или ацидификацию лизосом (Klionsky et al, 2016).

Amphisomes.


Органеллы с одиночной или двойной мембраной, возникающие в результате слияния аутофагосом и (поздних) эндосом (Gordon & Seglen, 1988). Amphisomes содержат общие с аутофагосомами маркеры, включая lipidated LC3, а также классические эндосомные маркеры, такие как RAB5, RAB7 и RAB11 (последний из которых также необходим для формирования аутофагосом) (Fader et al, 2009; Chandra et al, 2015). Более того, amphisomes, как полагают, содержат небольшие количества лизосомной V-type ATPase, которая д. быть ответственна за прогрессивную ацидификацию их просвета (Baderet al, 2015).

Autolysosomes.


С одиночной мембраной органеллы, которые формируются в ходе макроаутофагии после слияния аутофагосом или amphisomes и лизосом (Klionsky et al, 2014). Аутолизосомы являются позитивными по лизосомным энзимам и классическим endo/lysosomal маркерам, включая LAMP1, LAMP2 и V-type ATPase, но могут обладать низкими уровнями аутофогосомных маркеров, таких lipidated LC3, особенно, если autophagic flux высокий (если лизосомные гидролазы фармакологически или генетически подавлены) (Klionsky et al, 2014). В соответствии с этим аутофагические субстраты и рецепторы быстро деградируют внутри аутолизосом в условиях повышенного autophagic flux, указывая тем самым, что их затруднительно обнаружить в этом компартменте. Как только деградация аутофагического груза завершается, аутолизосомы вносят вклад в регенерацию пула лизосом посредством ALR (see above) (Yu et al, 2010). Конечно, термин аутофаголизосомы указывает на специфический тип ауолизосом, которые формируются в ходе некоторых xenophagic реакций (Klionsky et al,2014). В этом случае аутофагосомы могут быть поглощены полностью фагосомами в отсутствие слияния мембран, что сопровождается высвобождением груза из двойной мембраны (внутренней аутофагосомной мембраны и фагосомной мембраны) в лизосомы (Klionsky et al, 2014). Мы подтвердили соотв. семантическое и концептуальное различие между аутолизосомами и аутофаголизосомами и в то же самое время предупреждаем от некорректного использования этих терминов как взаимозаменяемых синонимов (что довольно распространено в литературе).

Concluding remarks


Throughout the past two decades, our understanding of autophagy in mechanistic and pathophysiological terms has progressed tremendously. In parallel, we unveiled a considerable therapeutic potential for molecules that target autophagy and autophagy?related processes such as LAP. Such a potential remains largely unexploited in the clinic, for reasons that relate to the complex nature of autophagic responses themselves, to the specificity of pharmacological agents developed so far, to the limitations of currently available models, as well as to the imprecise use of autophagy?related terms. Here, we attempted to provide semantic and conceptual recommendations that may help with this latter issue (Box 1). Our aim is not to provide a rigid vocabulary, but a working framework that can be revised and modified as the field evolves to address the current outstanding questions (Lindqvist et al, 2015). These recommendations are intended to facilitate the dissemination of results and ideas within and outside the field and eventually benefit scientific progress in this and other areas of biological/biomedical investigation.
Box 1:Key recommendations
  • Bona fide autophagic responses deliver cytoplasmic material (of endogenous or exogenous origin) to lysosomes (or vacuoles) for degradation.
  • Microautophagy is a LAMP2A?independent autophagic response that proceeds upon direct membrane invagination at the surface of the lysosome/vacuole.
  • Endosomal microautophagy is an ESCRT?dependent, LAMP2A?independent autophagic response that relies on direct membrane invagination at the surface of late endosomes, occurring either as a bulk process or following HSPA8?mediated cargo recognition.
  • Chaperone?mediated autophagy (CMA) is an HSPA8? and LAMP2A?dependent autophagic response that involves the translocation of substrates across the lysosomal membrane.
  • Macroautophagy is a type of autophagic response that relies on the formation of autophagosomes and can be subtyped based upon dependence on specific factors (including-but not limited to-ATG proteins).
  • Selective instances of autophagy should be defined based on the enrichment of a precise substrate, coupled to the requirement of specific molecular factors (such as autophagy receptors).
  • Autophagic flux refers to the global efficacy of autophagic responses, which is generally well represented by the rate at which lysosomes degrade autophagy substrates.
  • Autophagy?dependent cell death is a form of regulated cell death that can be retarded by pharmacological or genetic inhibition of components of the macroautophagy apparatus.
  • Autosis is a Na+/K+?ATPase?mediated type of autophagy?dependent cell death.
  • Cytoplasm?to?vacuole targeting (Cvt), LC3?associated phagocytosis (LAP), crinophagy, and instances of protein secretion that depend on components of the macroautophagy apparatus are not bona fide autophagic responses.
  • Autophagy substrates are cytoplasmic entities (of endogenous/intracellular or exogenous/extracellular origin) delivered to lysosomal degradation by autophagy.
  • Autophagy receptors are proteins that bind autophagy substrates, allow for their recognition by the autophagy machinery, and get degraded within lysosomes in the course of functional autophagic responses.
  • Autophagy adaptors are proteins that interact with Atg8 family members, hence conferring additional functions to the autophagosome, but are not involved in cargo recognition.
  • Phagophores (also called isolation membranes) are the precursors of autophagosomes.
  • Autophagosomes are transient, double?membraned organelles that mediate cargo sequestration and delivery to lysosomes in the course of macroautophagic responses.
  • Amphisomes are single- or double-membraned organelles that originate from the fusion of autophagosomes and (late) endosomes.
  • Autolysosomes are single?membraned organelles that form in the course of macroautophagy upon fusion of autophagosomes or amphisomes with lysosomes.
  • Autophagolysosomes are a specific type of autolysosome that forms in the course of xenophagic responses targeting intact or ruptured phagosomes.