オートファジー(英語表記)autophagy

翻訳|autophagy

デジタル大辞泉の解説

オートファジー(autophagy)

《autoはギリシャ語で自分自身、phagyは食べることの意》細胞が細胞内のたんぱく質を分解する仕組みの一つ。分解対象物を輸送するメカニズムの違いによってマクロオートファジーミクロオートファジーシャペロン介在オートファジーに分類されるが、単にオートファジーという場合、マクロオートファジーを指すことが多い。マクロオートファジーでは、細胞内に袋状の隔離膜が出現して細胞質の一部を取り囲み、オートファゴソームを形成する。これにリソソーム(酵母や植物では液胞)が融合し、たんぱく質やミトコンドリアなどの細胞小器官がまとめて分解される。マクロオートファジーは、酵母から哺乳類まですべての真核生物にみられ、栄養飢餓時のアミノ酸供給、細胞内環境の維持のほか、疾患の抑制、個体の発生分化老化免疫など、さまざまな生理機能に重要な役割を果たしている。2016年、オートファジーの仕組みの解明により、大隅良典がノーベル生理学・医学賞を受賞した。自食自食作用自己貪食オートファゴサイトーシス。→ユビキチン‐プロテアソーム系

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知恵蔵の解説

オートファジー

細胞内のタンパク質を分解して再利用する仕組みで、酵母などの単細胞生物から植物、動物まであらゆる真核生物の細胞に共通する生命現象である。1960年代初めにギリシャ語の「オート(自分)」と「ファジー(食べる)」という言葉から命名された。自食作用、自己貪食(どんしょく)ともいう。
オートファジーは、主に細胞の栄養源としてタンパク質が不足する状態のときに起こる。細胞内の老化したタンパク質や有害なタンパク質の分解や、病原菌を分解する免疫の働きにも関わっている。
タンパク質研究の主流は、生成や構造・機能などであり、タンパク質の分解・除去に働くオートファジーを重視して研究に取り組む研究者は多くなかったため、メカニズムや生体内での役割は長らく明らかにされなかった。
88年、大隅良典(東京工業大学栄誉教授)は、特殊な酵母を飢餓状態にすると、細胞内のタンパク質などが液胞に次々に運ばれる様子を光学顕微鏡で観察し、92年には詳しい過程を電子顕微鏡でも記録してオートファジーの具体的な仕組みを解明し、その功績により2016年ノーベル生理学・医学賞を受賞した。大隅は、オートファジーに関わる遺伝子も次々と発見し、これをきっかけに世界中でオートファジー研究が行われるようになり、あらゆる真核生物が共通に持つ仕組みであることが分かった。
オートファジーの仕組みは、まず細胞内に膜が現れてタンパク質や不要となった細胞小器官、細胞質の一部を取り囲む。これが、液胞に運ばれたり、液胞のない細胞ではリソソームと融合したりする。液胞やリソソームは、タンパク質分解酵素を含む細胞小器官で、膜に取り囲まれたタンパク質などは分解され、生じたアミノ酸は栄養素として再利用される。
細胞内に異常なタンパク質が蓄積するパーキンソン病やアルツハイマー病などの疾患に、オートファジーが関係しているという研究成果が発表されており、病気の仕組みの解明や治療法の開発に貢献すると期待されている。
オートファジーは膜で取り囲んだ内容物を非選択的に分解するが、細胞内には同じくタンパク質の分解・除去に関わる仕組みとして、特定のタンパク質を選択的に分解する「ユビキチンプロテアソーム系」がある。ユビキチンプロテアソーム系の研究は04年にアーロン・チェハノバ、アブラム・ヘルシュコ、アーウィン・ローズの3人がノーベル化学賞を受賞している。

(葛西奈津子 フリーランスライター/2016年)

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朝日新聞掲載「キーワード」の解説

オートファジー

細胞が自分自身のたんぱく質を分解して、再利用する仕組み。酵母のような単細胞生物から哺乳類までに共通する生命現象。ギリシャ語の「オート(自分)」と「ファジー(食べる)」という言葉から命名された。細胞内をきれいにする作用や病原菌を排除する免疫の働きにも関わっており、パーキンソン病などの病気との関連でも研究が進んでいる。

(2016-10-04 朝日新聞 朝刊 1総合)

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知恵蔵miniの解説

オートファジー

全ての真核生物(細胞核を有する生物)の細胞が持つ、細胞内のたんぱく質を分解する仕組みの一つ。自食作用。分解されたたんぱく質はアミノ酸となり、栄養として再利用される。主にたんぱく質が十分に摂取できていない状態の時に働くが、有害なたんぱく質を除去する、病原菌を分解するといった作用も確認されている。1960年代初めに「オート(自分)」「ファジー(食べる)」から命名され、88年に大隅良典(東京工業大学栄誉教授・2016年ノーベル生理学・医学賞受賞)が具体的な仕組みを明らかにした。

(2016-10-6)

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ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説

オートファジー
autophagy

使用済みあるいは異常な蛋白質や細胞内成分をリソソームで分解し,蛋白質合成やエネルギー生産に再利用する機構。また,細胞が飢餓状態になるとみずからの蛋白質を分解し,栄養源とする機構もオートファジーである。オートファゴサイトーシスともいう。ベルギーの細胞学者で生化学者のクリスチャン・ルネ・ド・デューブが,1963年にこの分解過程にリソソームが関与していることを発見し,オートファジーと名づけた。オートファジーは,マクロオートファジー,ミクロオートファジーとシャペロン介在性オートファジーの 3タイプに分類される。マクロオートファジーは,細胞質内の使用済みあるいは壊れた細胞小器官がオートファゴソーム(二重膜の小器官で分解機能をもつリソソームに内容物を運ぶ)によって取り込まれる機構である。ミクロオートファジーは,異常蛋白質が液胞やリソソームに取り込まれ,分解される機構である。シャペロン介在性オートファジーは,hsc70シャペロンが特定のアミノ酸配列をもつ蛋白質を認識して液胞やリソソームに運び,分解する機構である。オートファジーは,酵母からヒトまでの真核生物に共通に保存されている機構であり,細胞物質の同定,輸送,分解と再利用などの過程に共通の遺伝子が関与している。さまざまな分泌経路,貪食作用(→食作用)や細胞骨格関連遺伝子もオートファジーに必須である。近年,オートファジーは,細胞内に侵入した病原微生物を排除する感染防御の免疫系,胚発生過程のアポトーシス(プログラムされた細胞死)で生じる細胞の除去,異常な物質の蓄積によって生じるパーキンソン症候群筋萎縮性側索硬化症,ミオパシーなどの神経疾患,またの運命にも関与していることが明らかになっている。(→大隅良典

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日本大百科全書(ニッポニカ)の解説

オートファジー
おーとふぁじー
autophagy

生物の細胞が、細胞内のタンパク質を分解し、自らの栄養源などとして再利用するシステム。autophagyは、ギリシア語のauto(自ら)、phagy(食べる)からきている。日本語では自食作用と表現される。一般的に、動物では「リソゾーム(リソソーム)」、植物や酵母では「液胞」という細胞内小器官がオートファジーを担う。
 オートファジーは、1960年代に、リソゾームで、その現象の存在が確認されていたが、その分子メカニズムは長らくわからなかった。その解明に貢献したのが、生物学者の大隅良典(おおすみよしのり)である。大隅は1988年(昭和63)に東京大学教養学部生物学教室助教授となって研究室を率い、あまり注目されていなかった酵母の「液胞」に着目した。わずか2か月後に、大隅、馬場美鈴(ばばみすず)(当時、日本女子大学研究員)ら研究スタッフは、液胞の中に、ミトコンドリアやタンパク質が取り込まれ、分解されていく様子を顕微鏡で撮影することに世界で初めて成功した。大隅らは、さらに酵母を栄養不足状態にすると、細胞質の中に隔離膜ができ、その膜がどんどん大きくなり、不要なタンパク質を取り込んだ二重膜構造の分子「オートファゴソーム」が形成されることを突き止めた。そして、このオートファゴソームが、液胞と融合して不要なタンパク質が分解され、生存に必要なタンパク質が生み出されていくオートファジーの仕組みを解明した。
 その後、大隅らは1993年(平成5)、栄養不足にしてもオートファジーが起こらない酵母と正常な酵母の比較からオートファジーに不可欠な遺伝子群(ATG)を発見。オートファジーの制御にかかわる遺伝子は酵母以外の人間などの高等生物でも存在することが解明された。これを機にオートファジー研究は世界的に急速に広がった。大隅はオートファジーの仕組みを解明した功績により、2016年のノーベル医学生理学賞を受賞した。
 オートファジーが注目されるのは、生存に欠かせない仕組みであるという理由だけでなく、多くの病気、感染症の予防、免疫応答などに深くかかわっていることがわかってきたからである。たとえば、高齢化社会で暗い影を落とすアルツハイマー病は、脳の神経細胞に不要なタンパク質が蓄積して発症するといわれているが、こうした神経系の病気はオートファジーの掃除・分解機能が正常に働かないためではないかと考えられている。癌(がん)細胞もオートファジーを逆に悪用して生き延びることがわかってきた。本来、癌は不要な細胞として、細胞内小器官の「ミトコンドリア」などによる細胞死(アポトーシス)誘導によって除去される。しかし、放射線治療や抗癌剤投与によって、ミトコンドリアが傷つけられると、オートファジーが活発になり、ミトコンドリアを処理してしまう。つまり、癌細胞は、オートファジーを巧みに利用して、治療から逃れていることになる。ほかに細菌などの感染を防ぐ作用も確認されており、研究が進めば、病気の画期的な予防法や治療法の解明につながると期待されている。
 オートファジー同様に細胞内の掃除を担うものとして、「ユビキチン‐プロテアソーム系」がある。ユビキチンがピンポイントでの除去を行うのに対し、オートファジーはまとめて一気に分解することからバルク分解(バルクは嵩(かさ)が大きいという意味)とよばれる。[玉村 治]

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