Autofagosom
Autofagosom (autophagosome) adalah struktur sub-seluler berbentuk bulat dengan dua lapis membran yang menjadi struktur kunci dalam makroautofagi, sebuah proses di mana muatan sel didegradasi dan didaur ulang kembali.[2] Protein intraseluler yang abnormal, organel yang berlebih atau rusak, dan mikroorganisme yang menginfeksi sel adalah beberapa contoh muatan sitoplasma yang dapat didegradasi melalui proses makroautofagi.[2] Autofagosom terbentuk dari perluasan (ekspansi) fagofor yang menyelimuti komponen-komponen sitoplasma yang akan didegradasi. Setelah terbentuk, autofagosom akan mengirimkan komponen-komponen tersebut kepada lisosom.[2] Membran luar autofagosom dapat menyatu dengan lisosom untuk membentuk struktur bernama autolisosom. Ketika menyatu, lisosom mendegradasi muatan autofagosom beserta membran dalamnya menggunakan enzim hidrolase.[3][4]
.png)
Pembentukan autofagosom diatur oleh gen yang sangat lestari (well-conversed). Gen ini dapat ditemukan pada ragi (yeast) sampai eukariota yang lebih tinggi. Nomenklatur gen-gen ini berbeda dari satu makalah ke makalah lainnya, tetapi telah disederhanakan dan distandarkan dalam beberapa tahun terakhir.[5] Keluarga gen yang sebelumnya dikenal sebagai APG, AUT, CVT, GSA, PAZ, dan PDD sekarang disatukan sebagai keluarga ATG (AuTophaGy related).[5]
Ukuran autofagosom bervariasi antara sel mamalia dan ragi. Autofagosom ragi berukuran sekitar 500-900 nm, sedangkan autofagosom mamalia berukuran lebih besar, sekitar 500-1500 nm. Pada beberapa sel tertentu, seperti sel punca embrionik (embryonic stem cells), fibroblas embrionik, dan hepatosit, autofagosom dapat dilihat dengan mikroskop cahaya dan dapat dilihat sebagai struktur berbentuk cincin.[3]
Proses pembentukan autofagosom
Biogenesis autofagosom diinduksi oleh berbagai macam sinyal dari dalam dan luar sel, termasuk kekurangan nutrisi (asam amino, glukosa, zat besi, seng, fosfat, dan sebagainya), stres (stres retikulum endoplasma, stres oksidatif, hipoksia, kerusakan DNA, dan sebagainya), kemunculan agregat protein yang menyimpang, atau organel yang rusak, serta infeksi mikroba.[4][6] Sinyal-sinyal ini ditransmisikan melalui jalur pensinyalan yang berbeda. Akan tetapi, banyak di antara sinyal-sinyal tersebut akan bertemu (konvergen) dengan TORC1, yang merupakan pusat sensor nutrisi dan karenanya mengatur pertumbuhan dan fungsi sel.[4][6] Dalam keadaan normal, TORC1 memfosforilasi subunit kompleks Atg1/ULK sehingga menginhibisi rangkaian persinyalan hilir (downstream events) biogenesis autophagosome.[3] Di sisi lain, sinyal yang memperlemah (atenuasi) aktivitas TORC1 umumnya akan menginduksi proses pembentukan autofagosom.[7]
Dalam sel ragi, setelah induksi makroautofagi terjadi, pembentukan autofagosom dimulai pada satu situs perivakuola yang disebut situs perakitan fagosom (phagophore assembly site, PAS).[2] Dalam sel mamalia, pembentukan autofagosom dimulai di berbagai tempat di seluruh sitoplasma, bukan di satu PAS saja.[2][8] Beberapa penelitian menunjukkan bahwa struktur pada retikulum endoplasma (RE) yang disebut omegasom berfungsi sebagai tempat inisiasi pada mamalia.[2] Omegasom adalah subdomain dari retikulum endoplasma yang tersusun oleh membran lipid bilayer yang diperkaya dengan fosfatidilinositol 3-fosfat.[9]
Pembentukan prekursor autofagosom dimulai dengan perakitan beberapa kompleks Atg1/ULK, yang membentuk perancah untuk perekrutan protein ATG lainnya.[4] Atg1/ULK adalah salah satu protein penting dalam keluarga protein ATG, terutama dalam proses inisiasi autofagi.[10] Pada S. cerevisiae (ragi), inaktivasi TORC1 mengakibatkan pembentukan kompleks Atg1 melalui defosforilasi Atg13.[4] Selain itu, protein Atg13 dalam kompleks Atg1 menggunakan situs pengikatan di daerah yang secara intrinsik tidak teratur (long intrinsically disordered region) untuk menangkap Atg17 di kompleks Atg1 lainnya. Dengan cara ini, lusinan kompleks Atg1 saling berikatan silang satu sama lain melalui Atg13, menghasilkan sebuah struktur yang disebut superassembly.[4]
Referensi
- ^ Yun, Hyeong Rok; Jo, Yong Hwa; Kim, Jieun; Shin, Yoonhwa; Kim, Sung Soo; Choi, Tae Gyu (2020-01). "Roles of Autophagy in Oxidative Stress". International Journal of Molecular Sciences (dalam bahasa Inggris). 21 (9): 3289. doi:10.3390/ijms21093289. ISSN 1422-0067. PMC 7246723
. PMID 32384691.
- ^ a b c d e f Parzych, Katherine R.; Klionsky, Daniel J. (2014-01-20). "An Overview of Autophagy: Morphology, Mechanism, and Regulation". Antioxidants & Redox Signaling (dalam bahasa Inggris). 20 (3): 460–473. doi:10.1089/ars.2013.5371. ISSN 1523-0864. PMC 3894687 . PMID 23725295.
- ^ a b c Mizushima, Noboru; Ohsumi, Yoshinori; Yoshimori, Tamotsu (2002). "Autophagosome Formation in Mammalian Cells". Cell Structure and Function (dalam bahasa Inggris). 27 (6): 421–429. doi:10.1247/csf.27.421. ISSN 0386-7196.
- ^ a b c d e f Nakatogawa, Hitoshi (2020-08). "Mechanisms governing autophagosome biogenesis". Nature Reviews Molecular Cell Biology (dalam bahasa Inggris). 21 (8): 439–458. doi:10.1038/s41580-020-0241-0. ISSN 1471-0080.
- ^ a b Klionsky, Daniel J; Cregg, James M; Dunn, William A; Emr, Scott D; Sakai, Yasuyoshi; Sandoval, Ignacio V; Sibirny, Andrei; Subramani, Suresh; Thumm, Michael (2003-10). "A Unified Nomenclature for Yeast Autophagy-Related Genes". Developmental Cell (dalam bahasa Inggris). 5 (4): 539–545. doi:10.1016/S1534-5807(03)00296-X.
- ^ a b Corona Velazquez, Angel F.; Jackson, William T. (2018-11-01). "So Many Roads: the Multifaceted Regulation of Autophagy Induction". Molecular and Cellular Biology (dalam bahasa Inggris). 38 (21). doi:10.1128/MCB.00303-18. ISSN 1098-5549. PMC 6189458 . PMID 30126896.
- ^ Tomioka, Yui; Kotani, Tetsuya; Kirisako, Hiromi; Oikawa, Yu; Kimura, Yayoi; Hirano, Hisashi; Ohsumi, Yoshinori; Nakatogawa, Hitoshi (2020-07-06). "TORC1 inactivation stimulates autophagy of nucleoporin and nuclear pore complexes". Journal of Cell Biology (dalam bahasa Inggris). 219 (7). doi:10.1083/jcb.201910063. ISSN 0021-9525. PMC 7337488 . PMID 32453403.
- ^ Chen, Yongqiang; Klionsky, Daniel J. (2011-01-15). "The regulation of autophagy – unanswered questions". Journal of Cell Science (dalam bahasa Inggris). 124 (2): 161–170. doi:10.1242/jcs.064576. ISSN 1477-9137. PMC 3037094 . PMID 21187343.
- ^ Roberts, Rebecca; Ktistakis, Nicholas T. (2013-09-27). Lane, Jon D., ed. "Omegasomes: PI3P platforms that manufacture autophagosomes". Essays in Biochemistry (dalam bahasa Inggris). 55: 17–27. doi:10.1042/bse0550017. ISSN 0071-1365.
- ^ Lazarus, Michael B.; Novotny, Chris J.; Shokat, Kevan M. (2015-01-16). "Structure of the Human Autophagy Initiating Kinase ULK1 in Complex with Potent Inhibitors". ACS Chemical Biology (dalam bahasa Inggris). 10 (1): 257–261. doi:10.1021/cb500835z. ISSN 1554-8929. PMC 4301081 . PMID 25551253.
