Autofagia: Mecanismos e Regulação

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• Autofagia é uma estratégia celular de 
sobrevivência, em alguns casos, que entra em vigor 
em resposta a situações de estresse, como carência 
nutricional, hipóxia, estresse de RE, privação de 
fatores tróficos. A célula, então, favorece a 
degradação de proteínas e organelas, bem como a 
reciclagem de componentes celulares. 
• No entanto, a autofagia também pode constituir 
um mecanismo de morte celular e câncer. Defeitos 
na via de autofagia estão associados ao aumento da 
tumorigênese. Esses tumores têm alta frequência de 
perda alélica do gene BECN1, que codifica a beclina-1, 
proteína essencial para o funcionamento da via 
autofágica. 
• Esse processo tem início com o englobamento de 
porções citoplasmáticas por meio de uma estrutura 
vesicular de dupla membrana, formando o 
autofagossomo. Este, por sua vez, se funde com um 
lisossoma, que apresenta proteases lisossomais 
responsáveis por degradar os componentes 
celulares presentes no interior do autofagossomo. 
 
 
 
• Tal evento ocorre, por exemplo, para o 
processamento de antígenos, um mecanismo da 
defesa imune inata contra a invasão de 
microrganismos. Tanto a autofagia quanto o bloqueio 
desse processo têm sido associados a doenças 
neurodegenerativas e ao câncer. 
 
mecanismo molecular 
• A principal via de regulação da autofagia é a 
IGF-1-Akt-mTOR. Fatores de crescimento celular 
ativam a cascata da proteína quinase Akt, 
dependente da ativação de PI3-K e leva à ativação 
da mTOR. mTOR regula a atividade dos processos 
anabólicos e catabólicos para sustentar a 
sobrevivência celular, crescimento e proliferação. 
• A privação de nutrientes ou energia pode ativar a 
AMPK, regulando negativamente mTOR, que suprime 
a autofagia. A atividade de mTORC1 é anatgônica à 
indução de autofagia e a rapamicina, um inibidor de 
mTORC1, induz autofagia mesmo na presença de 
nutrientes. 
• A via da proteína quinase PI3K de classe I/Akt, 
que ativa a mTOR e leva à inibição da autofagia, está, 
em geral, mais ativada em células tumorigênicas do 
que em células normais, reforçando o papel 
supressor de tumor da autofagia. 
• A nucleação das vesículas é regulada de maneira 
positiva e negativa por quinases da família PI3K. 
Outra proteína que participa dessa regulação é a 
beclina-1, um supressor de tumor, que apresenta 
papel singular na formação de autofagossomos, e 
forma um complexo com a PI3 quinase classe III 
(PI3KC3). 
• O estímulo da PI3K classe I inibe a atividade de 
autofagia na fase de sequestro de componentes 
citoplasmáticos, enquanto que a atividade da PI3K 
classe III é necessária para acionar a etapa de 
sequestro desses componentes durante a autofagia. 
• Uma outra proteína quinase, a Atg1, é crucial para 
a autofagia. Em humanos, foram identificados ULK1 e 
ULK2 como ortólogos de Atg1. A ativação da Atg1 
quinase inicia a formação do fagóforo. A atividade 
dessa quinase é regulada pela associação com Atg13, 
proteína que é fosforilada pela proteína quinase 
mTOR, que tem papel inibidor sobre a autofagia. 
• O início da autofagia consiste na nucleação 
vesicular, ou seja, formação do fagóforo (ou 
pré-autofagossomo). O fagóforo, então, se alonga e 
engloba componentes celulares para formar o 
autofagossomo. Para essa formação inicial do 
pré-autofagossomo, é requerida a atuação de genes 
Atg, que codificam proteínas que controlam a 
autofagia 
• Assim, a proteína Atg 7 ativa Atg12, que é 
transferida para Atg10. A partir disso, as proteínas 
Atg 12 e Atg 5 se ligam irreversivelmente. 
• A proteína Atg16 se liga ao complexo Atg12-Atg-5, 
formando o complexo Atg12-Atg-5/Atg16, que se 
associa à estrutura de membrana isolada. Essa 
associação é ocorre para promover a ligação de 
Atg8 (ou LC3) com fosfatidiletanolamina (PE) e sua 
inserção na membrana do autofagossomo. 
• O revestimento das vesículas formadas pelo 
complexo Atg12-Atg-5/Atg16 impede a fusão 
prematura da vesícula em formação com lisossomos. 
De mesmo modo, a proteína Atg8 conjugada a PE, 
localizada na superfície externa da vesícula 
autofágica, pode servir para o mesmo propósito. 
• Posteriormente, Atg8 é clivado por Atg4, se 
dissociando da vesícula autofágica. 
• O autofagossomo, por sua vez, se funde com um 
lisossomo, que contém uma variedade de enzimas 
que atuam em pH ácido. Uma vez que o conteúdo do 
autofagossomo é endereçado aos lisossomos, as 
enzimas lisossômicas degradam seu conteúdo, que 
podem ser, então, reciclados e reutilizados. 
 
marcadores morfologicos 
• O LC3-I é uma proteína citosólica que se conjugado 
à PE, é convertido a LC3-II, propiciando seu 
ancoramento à membrana dos autofagossomos. A 
proteína LC3-II se ancora tanto do lado interno 
quanto externo dos autofagossomos. 
• Uma vez que a diminuição na expressão de Atg8 
gera autofagossomos menores, é sugerido que 
Atg8/LC3-II desempenhe um papel na expansão dos 
autofagossomos. 
• Uma maneira de identificar a ocorrência de 
autofagia é a a detecção de LC3 com anticorpos 
específicos por imunofluorescência e posterior 
análise por microscopia, que permite a identificação 
de autofagossomos. Ademais, a expressão exógena 
de proteína GFP (proteína fluorescente verde) 
conjugada a LC3 também é uma ferramenta valiosa 
para a identificação de autofagia.