Механизм Аутофагии

Kraft, C. et al. Mature ribosomes are selectively degraded upon starvation by an autophagy pathway requiring the Ubp3/Bre5p ubiquitin protease. Nature Cell Biol. 6 April 2008 (doi: 10.1038/ncb1723) Article
FURTHER READING Klionsky, D. J. Autophagy: from phenomenology to molecular understanding in less than a decade. Nature Rev. Mol. Cell Biol. 8, 931–937 (2007) Article Рисунки к статье	Деградация белков с помощью аутофагии у дрожжей участвует в секвестрации органелл и др. макромолекулярных комплексов внутри мембран пузырьков, которые затем опорожняются в вакуоли, где груз деградирует. Аутофагия может происходить с помощью базового, неселективного 'bulk' процесса или может использовать специфичный для органелл путь. В условиях доступности пищи, собираются крупные рибосомные субъединицы, это открывает возможность необходимости удаления избытка рибосом в ответ на изменения окружающих условий. Чтобы проверить, могут ли рибосомы деградировать с помощью аутофагии вследствие голодания, Kraft et al. нагружали белки из крупных и малых рибосомальных субъединиц green fluorescent protein (GFP) и наблюдали накопление GFP в вакуоле. Такое перемещение нуждается в компонентах базового, неизбирательного аппарата аутофагии, но не зависит от избирательного cytoplasm-to-vacuole пути аутофагии. Рибосомные белки обнаруживали повышенную кинетику обмена по сравнению с др. цитоплазматическими белками, указывая тем самым, что деградация рибосом использует новый избирательный путь аутофагии, который авт. назвали 'ribophagy'. Учитывая, что накопление как рибосомного, так и цитоплазматического белка в вакуоли устраняется из клеток, которые лишены базового аппарата аутофагии, авт. приходят к выводу, что деградация рибосом базируется как на избирательном, так и неселективном процессах аутофагии. Затем, Kraft et al. проводили скрининг коллекции чувствительных к голоданию мутантов на дефекты накопления в вакуоли нагруженных GFP рибосомных белков и идентифицировали ubiquitin protease Ubp3 и её кофактор Bre5. Мутантные клетки ubp3Delta и bre5Delta накапливают белки из крупных 60S рибосомальных единиц (но не из малых 40S рибосомных субъединиц) вследствие голодания, при сохранении функциональными функции ощущения пищи и общей доставки, а также путей аутофагии. Это указывает на то, что ribophagy является специфическим процессом, который не вызывается с помощью нехватки базовой аутофагии, и что белки крупных и малых субъединиц рибосом нуждаются в разных избирательных аппаратах деградации. Даже, если предполагать, что ubp3Delta и bre5Delta мутантные клетки погибают вследствие продолжительного голодания и чувствительны к rapamycin (который ингибирует nutrient-sensing регулятор Tor), всё же физиологическое значение пути ribophagy понуждает к дальнейшим исследованиям. Каталитически неактивный мутант Ubp3 неспособен устранять дефект ribophagy, это указывает на то, что de-ubiquitylation активность Ubp3 является важной. Более того, мутантные клетки ubp3Delta обогащены ubiquitylated рибосомными белками, демонстрируя участие события deubiquitylation в регуляции ribophagy. Однако, остается неясным, как E3 ligases и ubiquitylated субстраты используются в регуляции этого механизма селективной деградации рибосом.

Деградация белков с помощью аутофагии у дрожжей участвует в секвестрации органелл и др. макромолекулярных комплексов внутри мембран пузырьков, которые затем опорожняются в вакуоли, где груз деградирует. Аутофагия может происходить с помощью базового, неселективного 'bulk' процесса или может использовать специфичный для органелл путь.

В условиях доступности пищи, собираются крупные рибосомные субъединицы, это открывает возможность необходимости удаления избытка рибосом в ответ на изменения окружающих условий. Чтобы проверить, могут ли рибосомы деградировать с помощью аутофагии вследствие голодания, Kraft et al. нагружали белки из крупных и малых рибосомальных субъединиц green fluorescent protein (GFP) и наблюдали накопление GFP в вакуоле. Такое перемещение нуждается в компонентах базового, неизбирательного аппарата аутофагии, но не зависит от избирательного cytoplasm-to-vacuole пути аутофагии. Рибосомные белки обнаруживали повышенную кинетику обмена по сравнению с др. цитоплазматическими белками, указывая тем самым, что деградация рибосом использует новый избирательный путь аутофагии, который авт. назвали 'ribophagy'. Учитывая, что накопление как рибосомного, так и цитоплазматического белка в вакуоли устраняется из клеток, которые лишены базового аппарата аутофагии, авт. приходят к выводу, что деградация рибосом базируется как на избирательном, так и неселективном процессах аутофагии.

Затем, Kraft et al. проводили скрининг коллекции чувствительных к голоданию мутантов на дефекты накопления в вакуоли нагруженных GFP рибосомных белков и идентифицировали ubiquitin protease Ubp3 и её кофактор Bre5. Мутантные клетки ubp3Delta и bre5Delta накапливают белки из крупных 60S рибосомальных единиц (но не из малых 40S рибосомных субъединиц) вследствие голодания, при сохранении функциональными функции ощущения пищи и общей доставки, а также путей аутофагии. Это указывает на то, что ribophagy является специфическим процессом, который не вызывается с помощью нехватки базовой аутофагии, и что белки крупных и малых субъединиц рибосом нуждаются в разных избирательных аппаратах деградации. Даже, если предполагать, что ubp3Delta и bre5Delta мутантные клетки погибают вследствие продолжительного голодания и чувствительны к rapamycin (который ингибирует nutrient-sensing регулятор Tor), всё же физиологическое значение пути ribophagy понуждает к дальнейшим исследованиям.

Каталитически неактивный мутант Ubp3 неспособен устранять дефект ribophagy, это указывает на то, что de-ubiquitylation активность Ubp3 является важной. Более того, мутантные клетки ubp3Delta обогащены ubiquitylated рибосомными белками, демонстрируя участие события deubiquitylation в регуляции ribophagy. Однако, остается неясным, как E3 ligases и ubiquitylated субстраты используются в регуляции этого механизма селективной деградации рибосом.