オートファジーのメカニズムと機能の研究に有用な化合物 オートファジー（Autophagy）関連化合物（R&D Systems社）

オートファジー（Autophagy）は、細胞が分解とリサイクルのために用いる細胞プロセスです。オートファジーという言葉は「自食」を意味し、リソソーム内で起こる消化を指します。消化が起こると、分解生成物は細胞質に移動し、細胞の恒常性を維持するために使用されます。オートファジーは、酵母からヒトまで保存されており、Atgタンパク質によって制御されています。飢餓とストレスに対する細胞の反応であり、その調節不全は、感染症からがん、神経変性に至るまでの多くの病理学的状況に関与しています。

哺乳動物細胞では、マクロオートファジー（Macroautophagy）、マイクロオートファジー（Microautophagy）、シャペロン介在性オートファジー（CMA、Chaperone-mediated autophagy）の主に以下の3種類のオートファジーが報告されています。これらの経路は、すべてリソソームに集まり、確実に細胞内分解が行われます。

細胞や組織において、オートファジーは多くの重要な機能を有しています。定常的に低いレベルで起こっている基底レベルのオートファジー（basal autophagy）は、損傷したタンパク質やオルガネラの蓄積を防ぐために不可欠で、小胞体ストレスを軽減し、活性酸素種（ROS、Reactive oxygen species）の生成を制限します。一方で、種々のストレスに呼応して誘導される誘導性オートファジー（induced autophagy）では、飢餓状態において栄養素と構成要素を供給するために重要です。オートファジーは、多くの細胞型の発生と分化、および組織の恒常性の維持において不可欠です。さらに、オートファジーは免疫系で重要な役割を果たし、胸腺選択と抗原提示に関与します。オートファジーは、加齢において細胞の恒常性を維持する上でも重要です。

これらの本質的な生理学的役割を考えると、オートファジーの制御異常が深い意味を持ち、多くの疾患の病理に関与しているのも驚くべきことではありません。オートファジーの異常は、タンパク質症やライソゾーム病（リソソーム蓄積症）を含む多くの神経変性疾患に関連しており、肝臓や筋肉疾患でも報告されています。糖尿病や肥満などの他の病理学的状況、およびクローン病などの炎症性疾患も、オートファジーの異常と相関しています。

哺乳動物におけるオートファジーの最初の段階では、クラスⅢPI3-K複合体とAtg1/ULK1複合体の2種類の高分子複合体が形成されます。オートファゴソームの形成過程では、Atg2A/B、WIPI 1/2、DFCP1、VMP1などの他の制御因子は、Atg7によって触媒される2種類の結合反応と協調して行われます。

最初に、Atg5とAtg12とが結合し、Atg16に結合します。2番目に、LC3はプロテアーゼAtg4によって切断され、脂質ホスファチジルエタノールアミン（PE）に結合します。これにより、オートファゴソーム膜への固定が促進されます。オートファゴソームが形成されると、リソソームまたはエンドソームと融合します。このプロセスには、Lamp1やRab7などのいくつかのリソソームタンパク質が関与します。リソソーム加水分解酵素の作用により分解された後は、アミノ酸、脂質、ヌクレオチドを含む最終生成物は、リソソーム膜に存在するAtg22（酵母）などの透過酵素（permease）を介して細胞質に移動します。その後に、新しい同化反応のためにリサイクルされ、細胞の恒常性の維持に関わります。

細胞内構造は、特にオートファジーによるリソソームの分解の標的対象となり、運搬物によって以下のように名称は異なります。また、これらのほか、小胞体（ER）、小核、グリコーゲン、トランスポゾンなどの他の細胞成分も分解のためにオートファゴソームによって特異的に標的にされる可能性があります。