روزه داری و اتوفاژی در سلول‌ها

0
103

پرفسور یوشینوری اُسومی، دانشمند ژاپنی است که سال ۲۰۱۶ برنده جایزه نوبل شد. وی مکانیسم اتوفاژی را کشف نمود.

اتوفاژی یک فرایند منحصر به فرد بوده که توسط سلول‌های یوکاریوتی به منظور بازیافت برخی اجزاء خود از جمله ماکرومولکول‌هایی مانند پروتئین‌ها و اندامک‌ها به کار گرفته می‌شود. این فرایند در زمان گرسنگی یا حتی هنگامی که برخی از اجزاء سلولی آسیب ببینند نیز تحریک می‌شود.

اتوفاژی در سلول‌ها

یک سلول که ساختار‌های اساسی و واحد عملکردی هر موجود را تشکیل می‌دهد به طور مداوم تحت هزاران فرایند مولکولی قرار گرفته که در مجموع به حفظ زندگی آن کمک می‌کند.
در طول این فرایندها، خطاهایی ممکن است منجر به تشکیل اجزاء سلولی معیوب گردد، یا اجزاء سلولی موجود ممکن است، پیر، آسیب دیده یا فرسوده باشد. علاوه بر این، در شرایط محدود بودن مواد غذایی، سلول ممکن است منابعی برای سنتز مولکول‌های ضروری برای حفظ سطوح مناسب انرژی و حفظ زندگی سلول مورد نیاز است، در اختیار نداشته باشد.
تحت چنین شرایطی، یک سلول یوکاریوت به یکی از جذاب ‌رین فرایندهای تکاملی حفاظتی خود به نام اتوفاژی پناه آورد. این فرایندی بوده که در آن سلول می‌تواند برخی از اجزاء خود را تخریب کرده و بلوک‌های ساختاری حاصل را به منظور سنتز مواد جدید به کار گیرد.
اجازه دهید که جزییات بیشتری را به منظور درک نحوه‌ی رخ دادن اتوفاژی در یک سلول و اجزاء و اندامک‌های سلولی موجود در این فرایند ذکر کنیم.
فرایند اتوفاژی در پاسخ به محرک‌های سلولی ایجاد شده که نشان دهنده‌ی آسیب، گرسنگی، تنش اکسیداتیو یا حمله‌ی پاتوژن‌ها می‌باشد. اجزاء به منظور بازیافت علامت‌دار شده و برای تخریب توسط لیزوزوم‌ها مورد هدف قرار می‌گیرند. این اندامک‌های کروی کوچک که شامل یک محیط داخلی اسیدی هستند، حاوی مجموعه‌ای از آنزیم‌های گوارشی می‌باشند.
بسته به مسیر دقیق دنبال شده به منظور معرفی اجزاء هدف درون لیزوزوم‌ها، اتوفاژی به ماکرواتوفاژی، میکرواتوفاژی و اتوفاژی به واسطه‌ی چاپرون طبقه بندی می‌شود. هر کدام از این‌ها در زیر توضیح داده شده است.

ماکرو اتوفاژ

این مسیر اصلی برای اتوفاژ بوده و از این رو کلمه‌ی اتوفاژ اغلب مترادف با ماکرو اتوفاژ استفاده می‌شود. این مسیر شامل تخریب بخش عمده‌ای از اندامک‌ها و پروتئین‌هایی می‌باشد که از طریق وزیکول‌های تخصص یافته به درون لیزوزوم وارد شده‌اند.
مرحله‌ی اول: در شرایط گرسنگی پروتئینی به نام TOR ایجاد می‌شود که مسئول تنظیم متابولیسم و سنتز پروتئین درون سلول می‌باشد. در غیاب مواد غذائی، فاکتورهای رشد، یا اکسیژن، فعالیت پروتئین TOR مهار شده که منجر به القاء ماکرو اتوفاژی درون سلول می‌گردد.
مرحله‌ی دوم: در پاسخ به چنین القائی، یک غشاء دولایه به نام فاگوفور یا غشاء جداسازی در سیتوسول شروع به تشکیل می‌کند. چندین پروتئین و مولکول‌های لیپید در سمت راست سیتوسول و اطراف اجزاء سلولی در تشکیل فاگوفور نقش دارند
مرحله‌ی سوم: این غشاء به محل اطراف محموله‌ی هدف برای تخریب که عموما شامل برخی بخش‌های سیتوسول، پروتئین‌های آسیب دیده یا طولانی عمر خاص و اندامک‌های آسیب دیده و پیر می‌باشند، کشیده می‌شود. در پایان غشاء همراه با هم به منظور تشکیل یک وزیکول غشایی دولایه که اتوفاگوسوم نامیده می‌شود، ادغام می‌شوند.
مرحله‌ی چهارم: هنگامی که اتوفاگوسوم تشکیل شد، پروتئین‌هایی که در ساخت غشاء نقش دارند به درون سیتوسول انتشار می‌یابند. سپس این پروتئین‌ها به منظور کمک به تشکیل فاگوفورهای جدید در هر زمان که مورد نیاز باشد، آزاد می‌شوند.
مرحله‌ی پنجم: عملکرد این اتوفاگوسوم‌ها به منظور ادغام و تحویل محموله به درون لیزوزوم‌ها می‌باشد. لایه‌ی بیرونی غشاء اتوفاگوسوم با غشاء لیزوزوم ادغام شده و بنابراین یک وزیکول تک لایه به درون لیزوزوم انتشار می‌یابد. آنزیم‌های هضم موجود در لیزوزوم‌ها غشاء تک لایه را تخریب کرده و لیزوزوم حالا اتو لیزوزوم نامیده می‌شود.
مرحله‌ی ششم: محموله‌ی داخلی در حال حاضر در معرض آنزیم‌های لیتیک مانند پروتئازها، لیپازها و هیدرولازها قرار می‌گیرد. این آنزیم‌ها محموله را به بلوک‌های ساختاری اساسی مانند آمینو اسیدها، قندها و دیگر کربوهیدرات‌ها و همچنین مولکول‌های لیپیدی خاصی تجزیه می‌کند. سپس این‌ها برای ایجاد مولکول‌های جدید به درون سیتوسول انتشار یافته و آن‌ها به عنوان منبع انرژی برای تامین سوخت فرایندهای متابولیکی سلول‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

میکرو اتوفاژی

این مکانیزم اتوفاژی شامل ورود مستقیم اجزاء سلولی هدف به درون لیزوزوم‌ها می‌باشد. مولکول‌های سیتوزولی مانند گلیکوژن، پروتئین، پروتئین‌های تا شده و اندامک‌ها ممکن است از طریق میکرو اتوفاژی تخریب شوند.
مرحله‌ی اول: این فرایند با تشکیل پیچ خوردگی لوله‌ای لیزوزوم شروع می‌شود. غشاء لیزوزوم طرح‌های لوله مانندی را تولید کرده که مولکول یا اندامک هدف را احاطه کرده‌اند.
مرحله‌ی دوم: غشاء اطراف طرح‌ها به منظور تشکیل یک وزیکول درون لیزوزومی که حاوی محموله می‌باشد، با هم ادغام می‌شوند. آنزیم‌های لیتیک می‌توانند این محموله را تخریب کرده و بلوک‌های ساختاری به درون سیتوسول آزاد کنند.
مرحله‌ی سوم: یک مورد خاص از میکرو اتوفاژی شامل میکرو نوکلئوفاژی یا میکرواتوفاژی تدریجی هسته می‌باشد که در طول آن یک بخش از هسته جداسازی و تخریب می‌گردد.

اتوفاژی به واسطه‌ی چاپرون (CMA)

این مسیر اتوفاژی به منظور تخریب تنها یک مجموعه‌ی خاصی از پروتئین‌های سیتوسولی تا شده یا اشتباه به کار گرفته می‌شود. پروتئین‌ها شناسایی شده و به درون لیزوزوم از طریق دستیاران مولکولی سیتوسولی به نام چاپرون‌ها هدایت می‌شود.
مرحله‌ی اول: پروتئین‌ها از طریق اتوفاژی به واسطه‌ی چاپرون حاوی یک موتیف منحصر به فرد که از نظر بیوشیمیایی مرتبط با KFERQ پنتا پپتید می‌باشد، تخریب می‌گردد. هنگامی که پروتئین به درستی تا نشود و یا آسیب دیده باشد، این موتیف توسط یک چاپرون مولکولی به نام hsc70 تشخیص داده می‌شود (پروتئین شوک حرارتی ۷۰KDa)، Hsc70 به این موتیف منحصر به فرد متصل شده و پروتئین یا مواد CMA را به سطح لیزوزوم هدایت می‌کند.
مرحله‌ی دوم: سطح لیزوزومی یک پروتئین که پروتئین‌های غشائی مرتبط با لیزوزوم نوع A2 نامیده می‌شود، به درون غشاء آن تعبیه می‌شود. این پروتئین به عنوان یک گیرنده برای ترکیب سوبسترا – hsc70 عمل می‌کند.
مرحله‌ی سوم: هنگامی که ترکیب سوبسترا – hsc70 به مونومو LAMP-2A متصل شده، hsc70 و همچنین مولکول‌های غشائی دیگر و چاپرون‌هایی مانند hsp90 (پروتئین شوک حرارتی ۹۰) آشکار می‌شوند. همچنین، پروتئین‌های LAMP-2A دستخوش تغییرات ساختاری قرار گرفته و به منظور تشکیل یک ساختار حمل و نقل استوانه‌ای، توخالی به نام ترکیب انتقال CMA تغییر می‌کنند.
مرحله‌ی چهارم: مواد تا نشده از طریق جابجایی ترکیب عبور داده شده و به درون لومن لیزوزومی وارد می‌شوند. انواعی از hsc70 که hsc70 لیزوزومی نامیده می‌شود در لومن لیزوزوم وجود دارند. آن‌ها به کشیدن ماده به درون لیزوزوم کمک می‌کنند و از بازگشت آن‌ها به درون سیتوسول نیز جلوگیری می‌کنند.
مرحله‌ی پنجم: هنگامی که مواد به درون لومن سیتوسول عبور داده می‌شوند، ترکیب CMA بلافاصله توسط hsc70, hsp 90 و دیگر پروتئین‌های موجود در غشاء لیزوزوم جدا می‌شوند. مواد توسط پروتئازهای موجود در لومن تخریب شده و آمینو اسیدهای حاصل به درون سیتوسول انتشار می‌یابند.

اتوفاژی و مرگ سلولی

اتوفاژی یک مکانیزم برای بقاء سلول بوده و به منظور مهار مرگ سلولی برنامه‌ریزی شده یا آپوپتوز (یک فرم از خودکشی سلولی) نشان داده شده است. با این حال، آزمایشات خاصی القاء مرگ سلولی را توسط ماکرو اتوفاژی نشان داده است، بنابراین پیشنهاد می‌شود که این یکی از مکانیزم‌هایی بوده که از طریق آن خودکشی سلول انجام می‌شود. این کار توسط تخریب بخش عمده‌ای از پروتئین‌ها یا اندامک‌های کلیدی که برای بقاء سلول ضروری می‌باشد، انجام می‌شود. چنین مرگ سلولی به عنوان مرگ سلولی اتوفاژی نامیده می‌شود. با این حال، مکانیزم‌های دقیقی که منجر به مرگ سلولی اتوفاژی و همچنین ارتباط بین اتوفاژی و آپوپتوز وجود دارد، هنوز مشخص نیست.

👈مکانیسم #اتوفاژی (autophagy) یا خودخواری سلولی، تخریب و بازیافت اجزا سلول توسط خود سلول است.
که در هنگام #روزه گرفتن و گرسنگی طولانی رخ میده.

🔺درواقع وقتی انسان بیش از مثلا ۸ ساعت گرسنه می‌مونه، سلولهای سالم برای کسب انرژی و جبران کمبود غذا از سلولهای معیوب و توده‌های مستعد #سرطان تغذیه می‌کنند.

🔘اثبات شده که این اتوفاژی، بسیاری از بیماری‌ها از جمله سرطان رو متوقف و حتی در مواردی درمان می کند!

پاسخ دهید

Please enter your comment!
Please enter your name here