オートファジー・マイトファジー

オートファジーは当初、電子顕微鏡的観察により確認された細胞内現象であったが、その詳細な役割は不明であった。しかし、大隅良典博士が出芽酵母を用いてメカニズムに関連するATG遺伝子を発見したことにより、劇的に詳細な解明が進んだ。大隅博士はこの研究成果により2016年にノーベル生理学・医学賞を受賞した。

オートファジーは細胞内分解系の1つであり、一般的にはマクロオートファジーのことを指す。オートファジーでは、まず隔離膜と呼ばれる脂質二重膜が形成され、細胞内構成物が非選択的に取り囲まれる。膜が伸長し、先端が融合すると、直径1μm程度のオートファゴソームと呼ばれる小胞が形成される。その後、リソソームと融合してオートリソソームを形成し、リソソーム内の分解酵素によって内容物が分解される。分解による生成物は、生存のための栄養源や細胞内構成物の再合成に使われる。

オートファジーは飢餓時に誘導されるが、他のストレスでも誘導されることに加え、非ストレス条件下での定常状態でも一定の活性をもっており、不要な蛋白質や機能が障害されたオルガネラを分解・除去することで、細胞内構造物の品質管理および細胞内の恒常性維持を担っている。

近年、各種オルガネラなどに対する選択的オートファジーが存在することが報告されており、ミトコンドリアに対するものがマイトファジーである。ミトコンドリアは細胞内のエネルギー産生を担う反面、障害を受けると活性酸素種の産生や細胞死の誘導などの強い細胞傷害性を示す。そのため、マイトファジーは障害を受けたミトコンドリアを除去することで、細胞内環境維持に貢献する。心筋細胞はエネルギー需要が大きいためミトコンドリアを多く内包していること、また終末分化細胞であり増殖できないため細胞内恒常性維持が重要であることから、心筋細胞および心臓ではマイトファジーが重要な役割を果たしていると考えられている。