ออโตฟาจี

**ออโตฟาจี** (autophagy) เป็นกลไกที่เซลล์ต้องทำหน้าที่สลายโปรตีนภายในเซลล์ กลไกนี้พบได้ในยูคาริโอตตั้งแต่ยีสต์ไปจนถึงมนุษย์ เกี่ยวข้องกับการรักษาภาวะธำรงดุลในร่างกายโดยป้องกันการสะสมของโปรตีนที่ผิดปกติภายในเซลล์ การรีไซเคิลโปรตีนเมื่อเกิดภาวะธำรงดุลโปรตีนมากเกินไปหรือสภาพแวดล้อมทางโภชนาการเสื่อมลง และการกำจัด จุลินทรีย์ก่อโรคที่บุกรุกเข้าไปในไซโตพลาซึม นอกจากนี้ ยังทราบกันว่ามีส่วนเกี่ยวข้องกับของการตายของเซลล์แบบที่มีการโปรแกรมไว้แล้วระหว่างการพัฒนาของแต่ละบุคคล การเกิดโรคต่าง ๆ เช่น โรคฮันติงตัน และการระงับมะเร็งของเซลล์

คำว่า auto- เป็นคำอุปสรรคจากภาษากรีก ที่แปลว่า "ตนเอง" ส่วนคำว่า phagy แปลว่า "กิน" ได้รับการนิยามโดยคริสตีย็อง เดอ ดูฟ นักชีวเคมีและชีววิทยาของเซลล์ชาวเบลเยียมใน ปี 1963

## ประวัติศาสตร์

### การค้นพบไลโซโซม
ไลโซโซมได้ถูกค้นพบโดยคริสตีย็อง เดอ ดูฟระหว่างปี 1953 ถึง 1955 ในรูปแบบออร์แกเนลล์ ที่มีเอนไซม์ไฮโดรเลสหลากหลายชนิด ออโตฟาจีถูกสังเกตครั้งแรกในเดือนมกราคม 1962 โดย คีธ โรเบิตส์ พอร์เทอร์ (Keith Roberts Porter) และ ทอมัส แอชฟอร์ด (Thomas Ashford) จากมหาวิทยาลัยร็อกเกอะเฟลเลอร์ ในเวลานั้นการค้นพบดังกล่าวเกิดขึ้นในหนูทดลองที่อดอาหาร ทำให้เกิดข้อสันนิษฐานว่าหนูได้รับสารอาหารโดยหลีกเลี่ยงความอดอยากโดยการกินตัวเอง การคาดเดานี้ได้รับการพิสูจน์ในเวลาต่อมาว่าถูกต้อง 

ในปี 1963 เดอ ดูฟได้ตั้งชื่อปรากฏการณ์ที่เซลล์ย่อยสลายโปรตีนของตัวเองโดยการรวมกับไลโซโซมในเวสิเคิลขนาดเล็กว่า "ออโตฟาจี" และตั้งชื่อเวสิเคิลเหล่านี้ว่า ออโตฟาโกโซม 

นับแต่นั้นมาก็ได้มีความคืบหน้าในการอธิบายกลไกการย่อยสลายโปรตีนโดยระบบยูบิควิติน - โปรตีเอโซม แต่ความคืบหน้าในการอธิบายชีววิทยาเชิงโมเลกุลของออโตฟาจียังมีน้อยมาก สาเหตุหลักมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเป็นวิธีเดียวที่จะตรวจจับออโตฟาโกโซมได้ นอกจากนี้ ยังมีงานตีพิมพ์บางส่วนที่ปฏิเสธการมีอยู่ของออโตฟาจีด้วย

### ออโตฟาจีในยีสต์
ในปี 1992 โยชิโนริ โอสึมิ (ในขณะนั้นเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยโตเกียว) และเพื่อนร่วมงานของเขาได้สังเกตออโตฟาจีในยีสต์ *[[Saccharomyces cerevisiae]]* ที่กำลังแตกหน่อเป็นครั้งแรก ในปี 1988 โอสึมิและคณะได้ยืนยันถึงปรากฏการณ์ของโปรตีนและสารอื่น ๆ ที่ถูกนำเข้าไปในแวคิวโอลของยีสต์ที่กำลังแตกหน่อ และในปี 1992 ผลจากการสังเกตการณ์ได้แสดงให้เห็นถึงการมีอยู่ของออโตฟาจีในยีสต์ที่กำลังแตกหน่อ

แวคิวโอลเป็นออร์แกเนลล์ที่คล้ายกับไลโซโซมและประกอบด้วยเอนไซม์ไฮโดรไลติกจำนวนมาก ในยีสต์ที่กำลังแตกหน่อ แวคิวโอลถือเป็นส่วนที่ใหญ่ที่สุด คิดเป็นมากกว่า 25% ของปริมาตรเซลล์ เมื่อแหล่งไนโตรเจนหมดลง ยีสต์ที่กำลังแตกหน่อจะเข้าสู่การแบ่งเซลล์แบบไมโอซิส และสร้างสปอร์ อย่างไรก็ตาม เป็นที่ทราบกันดีว่าสายพันธุ์ที่ขาดไฮโดรเลสในแวคิวโอลจะมีข้อบกพร่องในการสร้างสปอร์ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าช่องว่างมีหน้าที่ทางสรีรวิทยาที่สำคัญในสภาวะที่ขาดสารอาหาร

เมื่อสังเกตผลการค้นพบเหล่านี้โอสึมิและคณะ สายพันธุ์กลายพันธุ์ที่ขาดโปรตีเนสทำให้อดอาหารและสังเกตดู คำทำนายของโอสึมิถูกต้อง และเขาสังเกตว่าเม็ดเล็ก ๆ ที่สะสมอยู่ในช่องว่างและไม่สามารถถูกสลายลงได้เนื่องจากขาดเอนไซม์โปรตีเอส กำลังเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วด้วยการเคลื่อนที่แบบบราวน์

การสังเกตเพิ่มเติมโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนได้ทำให้พบว่าเม็ดนั้นมีโครงสร้างเป็นเยื่อชั้นเดียวและถูกเรียกว่าออโตฟาจิกบอดี ในการตอบสนองต่อความอดอาหาร เยื่อแยกจะปรากฏขึ้น และเมื่อเยื่อขยายตัว เยื่อจะล้อมรอบโปรตีนในไซโตพลาสซึมและส่วนประกอบอื่น ๆ เพื่อสร้างออโตฟาโกโซม ออโตฟาโกโซมจะรวมเข้ากับแวคิวโอลทันที ในระหว่างการหลอมรวม เยื่อชั้นนอกของออโตฟาโกโซมจะหลอมรวมกับเยื่อของช่องว่าง และส่วนที่หุ้มด้วยเยื่อชั้นในของออโตฟาโกโซมจะถูกปล่อยเข้าไปในช่องว่างเพื่อสร้างออโตฟาจิกบอดีที่มีเยื่อเดียว ชุดพลวัตของเยื่อหุ้มเซลล์ที่สังเกตพบในยีสต์ที่กำลังแตกหน่อนี้เป็นปรากฏการณ์ออโตฟาจีที่เสนอโดยเดอ ดูฟ

### การระบุยีนออโตฟาจี
โอสึมิและคณะได้พยายามสร้างยีนกลายพันธุ์ที่มีข้อบกพร่องด้านออโตฟาจีโดยการรักษายีสต์ที่เพิ่งแตกหน่อด้วยสารก่อกลายพันธุ์และยีนที่ทำลายแบบสุ่ม ในบรรดายีนกลายพันธุ์ 5,000 ยีน พบสายพันธุ์กลายพันธุ์หนึ่งสายพันธุ์ ซึ่งตั้งชื่อให้ว่า "ยีนกลายพันธุ์ *apg1*" โดยมีที่มาจากตัวสะกด **a**uto**p**ha**g**y การวิเคราะห์เพิ่มเติมเผยให้เห็นว่ามีแผลอยู่ในยีนที่มีหน้าที่ยังไม่ทราบในขณะนั้น และได้รับการตั้งชื่อว่า"ยีน *APG1"* โอสึมิและคณะได้ระบุยีนกลายพันธุ์ที่บกพร่องต่อออโตฟาจี 14 ชนิด รวมถึง *APG1* และจากการวิเคราะห์ทางพันธุกรรมของยีนกลายพันธุ์เหล่านี้ พบว่ามียีน 14 ชนิดที่จำเป็นสำหรับออโตฟาจี พวกเขาได้ตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับเรื่องนี้ใน FEBS Letters ในปี 1993 

ในปี 2003 ได้มีการค้นพบว่ากลุ่มชาวต่างชาติหลายกลุ่มได้ศึกษาเกี่ยวกับยีนเดียวกันกับ *APG* ภายใต้ชื่อที่แตกต่างกัน และชื่อของยีนที่เกี่ยวข้องกับออโตฟาจีก็ถูกเรียกรวมกันเป็น *ATG* หมายเลขที่กำหนดโดยโอสึมิยังคงใช้อยู่ต่อไป โดย *APG1* ได้เปลี่ยนชื่อเป็น *ATG1* และ *APG16* เปลี่ยนชื่อเป็น *ATG16*

จนถึงปี 2016 ได้มีการระบุยีน *ATG* แล้ว 41 ชนิด ในจำนวนนี้ มียีนทั้งหมด 18 ยีน (*Atg1* - *Atg10*, *Atg12* - *Atg14*, *Atg16* - *Atg18*, *Atg29*, *Atg31*) เป็นที่ทราบกันว่ามีความจำเป็นต่อการสร้างออโตฟาโกโซม

### สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีลักษณะคล้ายคลึงกัน
ในช่วงเวลาที่โอสึมิและคณะกำลังระบุยีนออโตฟาจีในยีสต์ ก็ได้มีความพยายามในการจัดการถอดจีโนมทั้งหมดของมนุษย์และหนู จากผลลัพธ์เหล่านี้ เราค้นพบยีน *ATG* ที่เป็นโฮโมล็อก ของมนุษย์และหนู โฮโมล็อก Atg ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมตัวแรก ได้แก่ Atg12 และ Atg5 ถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2541 และโฮโมล็อก Atg6 คือ Beclin1 ถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2542 ในปี พ.ศ. 2543 มีการตีพิมพ์เอกสารที่บรรยายถึง LC3 ซึ่งเป็นโฮโมล็อกของ Atg8 ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

### แหล่งกำเนิดของออโตฟาโกโซม
ไม่มีหลักฐานที่แน่ชัดเกี่ยวกับแหล่งกำเนิดของเยื่อแยก และเรื่องนี้ยังคงไม่สามารถสรุปผลได้เป็นเวลาหลายปี ในปี 2008 ได้มีการแสดงให้เห็นว่าออโตฟาโกโซมเกิดขึ้นใกล้กับร่างแหเอนโดพลาซึม ซึ่งบ่งชี้ได้อย่างชัดเจนว่าออโตฟาโกโซมมีต้นกำเนิดมาจากร่างแหเอนโดพลาซึม ต่อมามีการเสนอสมมติฐานเกี่ยวกับต้นกำเนิดของไมโทคอนเดรียขึ้น ด้วย ซึ่งก่อให้เกิดความขัดแย้ง อย่างไรก็ตาม เอกสารที่ตีพิมพ์ในปี 2013 แสดงให้เห็นว่าตำแหน่งบนร่างแหเอนโดพลาสมิกที่สร้างเยื่อแยกคือจุดสัมผัสระหว่างไมโทคอนเดรียและร่างแหเอนโดพลาสมิก ซึ่งพิสูจน์ได้ว่าสมมติฐานเกี่ยวกับต้นกำเนิดของร่างแหเอนโดพลาสมิก และสมมติฐานเกี่ยวกับต้นกำเนิดไมโทคอนเดรียล้วนถูกต้อง ผลลัพธ์ที่น่าประหลาดใจก็คือออร์แกเนลล์อิสระ 2 ตัว ได้แก่ ร่างแหเอนโดพลาสมิก และไมโทคอนเดรีย ซึ่งมีหน้าที่และต้นกำเนิดที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง จะร่วมมือกันสร้างออร์แกเนลล์ตัวที่ 3 ซึ่งก็คือ ออโตฟาโกโซม

### นิตยสารเฉพาะทาง
ในปี 2005 แดเนียล เจ. คลิอนสกี (Daniel J. Klionsky) ก่อตั้งวารสารวิทยาศาสตร์ Autophagy ซึ่งเขาดำรงตำแหน่งบรรณาธิการบริหาร

## การจำแนกประเภท
ออโตฟาจีแบ่งออกเป็น 3 ประเภทตามกลไก ได้แก่ แมโครออโตฟาจี ไมโครออโตฟาจี และออโตฟาจีที่ควบคุมโดยแชเพอโรน โดยทั่วไปเมื่อเราพูดถึงออโตฟาจี มักจะหมายถึงแมโครออโตฟาจี เป็นหลัก
thumb| แผนผังของแมโครออโตฟาจีและไมโครออโตฟาจี
thumb| ภาพถ่ายกระบวนการออโตฟาจี

## ออโตฟาจีในชีววิทยาโมเลกุล
thumb| บทบาทของ Atg14, Beclin-1, VPS34 และ VPS15 ในออโตฟาจี
ยีนออโตฟาจีได้รับการระบุครั้งแรกผ่าน การคัดกรองทางพันธุกรรม ใน Saccharomyces cerevisiae ในเวลาต่อมา ยีนออโตฟาจีได้ถูกระบุลักษณะการทำงาน และ ออร์โธล็อกของยีนในสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันหลากหลายชนิดได้รับการระบุและศึกษา ณ ปี 2022 โปรตีน Atg จำนวน 36 ตัวได้รับการจัดประเภทว่ามีความสำคัญโดยเฉพาะต่อออโตฟาจี โดย 18 ตัวมีความจำเป็นต่อการสร้างออโตฟาโกโซม

ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม กิจกรรมของโปรตีนไคเนส (mTOR และ AMPK) ถูกควบคุมโดยปริมาณของกรดอะมิโน ปัจจัยการเจริญเติบโตอนุมูลออกซิเจนที่มีปฏิกิริยา ฯลฯ ไคเนสเหล่านี้ควบคุมออโตฟาจีผ่านปฏิกิริยาฟอสฟอรีเลชันยับยั้งของไคเนสที่คล้าย Unc-51 อย่าง ULK1 และ ULK2 (โฮโมล็อกของ ATG1) การชี้นำของออโตฟาจีส่งผลให้เกิดการดีฟอสโฟรีเลชันและการกระตุ้นของ ULK ULK ฟอสโฟรีเลตและกระตุ้น Beclin-1 (โฮโมล็อกของ   ให้เป็นส่วนหนึ่งของโปรตีนเชิงซ้อนซึ่งรวมถึง Atg13, Atg101 และ  Beclin-1 เชิงซ้อนที่เหนี่ยวนำให้เกิดออโตฟาจี ประกอบด้วยโปรตีน PIK3R4 (p150), Atg14L และ PI3 kinase Vps34 คลาส III ULK เชิงซ้อน และ Beclin-1 ที่เริ่มทำงานจะย้ายตำแหน่งไปที่เยื่อแยกและมีส่วนช่วยในการกระตุ้นส่วนประกอบออโตฟาจีที่อยู่ภายใต้การควบคุม

เมื่อเริ่มการทำงาน VPS34 จะฟอสโฟรีเลตลิพิดฟอสฟาติดิลอิโนซิทอล เพื่อสร้าง PtdIns(3)P บนพื้นผิวของเยื่อแยก PtdIns(3)P ที่สร้างขึ้นจะใช้เป็นจุดเชื่อมต่อสำหรับโปรตีนที่มีโมทีฟการจับ PtdIns(3)P WIPI2 ซึ่งเป็นโปรตีนที่จับกับ PtdIns(3)P ซึ่งอยู่ในตระกูลโปรตีน WIPI ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถจับกับ Atg16L1 ได้ทางกายภาพเมื่อไม่นานนี้ Atg16L1 เป็นสมาชิกของโปรตีนเชิงซ้อนคล้าย E3 ที่มีส่วนร่วมในระบบคอนจูเกชันคล้ายยูบิควิติน 1 ใน 2 ระบบที่จำเป็นต่อการก่อตัวของออโตฟาโกโซม เมมเบรนที่ได้จากโกลจิที่เป็นซิสซึ่งมี FIP200 จะหลอมรวมกับเมมเบรนเอนโดโซมที่มี ATG16L1 ที่เป็นบวกเพื่อสร้างโปรฟาโกโฟร์ที่เรียกว่า HyPAS (โครงสร้างไฮบริดพรีออโตฟาโกโซม) การจับกันของ ATG16L1 กับ WIPI2 ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการทำงานของ ATG16L1 ส่งผลให้โปรฟาโกโฟร์เปลี่ยนเป็นฟาโกโฟร์ที่มี ATG8 บวกผ่านระบบคอนจูเกชันคล้ายยูบิควิติน

ระบบคอนจูเกชันคล้ายยูบิควิตินระบบแรกจากทั้งหมดสองระบบที่เกี่ยวข้องกับออโตฟาจีจะเชื่อม โปรตีนคล้ายยูบิควิติน Atg12 เข้ากับ Atg5 อย่างโควาเลนต์ โปรตีนที่จับกับ Atg16L1 จะสร้างเป็นคอมเพล็กซ์คล้าย E3 ซึ่งทำหน้าที่เป็นส่วนหนึ่งของระบบคอนจูเกชันคล้ายยูบิควิตินตัวที่สอง สารประกอบนี้จะจับและกระตุ้น Atg3 ซึ่งจะยึดโปรตีน LC3 ที่ได้รับการศึกษาอย่างดีที่สุด ซึ่งเป็นโฮโมล็อกของโปรตีนยีสต์ที่คล้ายยูบิควิตินในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม Atg8 (LC3A-C, GATE16, GABARAPL1-3) เข้ากับลิพิดฟอสฟาติดิลเอธาโนลามีน (PE) บนพื้นผิวของออโตฟาโกโซม  LC3 ที่มีลิพิดนี้มีส่วนช่วยในการปิดออโตฟาโกโซม และช่วยให้สามารถเชื่อมต่อ โปรตีนบรรทุกและอะแดปเตอร์ เฉพาะ เช่น เซควาโทโซม-1 ได้ ออโตฟาโกโซมจะรวมเข้ากับไลโซโซม โดยการทำงานของโปรตีนหลายชนิด รวมถึง SNARE และ UVRAG หลังจากการหลอมรวม LC3 จะถูกเก็บไว้ภายในเวสิเคิลและถูกย่อยสลาย ในทางกลับกัน โมเลกุล LC3 ที่ติดอยู่ด้านนอกจะถูกตัดโดย Atg4 และนำกลับมาใช้ใหม่ เนื้อหาของออโตไลโซโซมจะถูกย่อยสลายในเวลาต่อมา และองค์ประกอบต่าง ๆ จะถูกปล่อยออกมาจากเวสิเคิลโดยการทำงานของเพอร์มีเอส

เซอร์ทูอิน 1 (SIRT1) กระตุ้นออโตฟาจีโดยป้องกันการอะเซทิลเลชัน ของโปรตีนที่จำเป็นสำหรับออโตฟาจี ดังที่แสดงให้เห็นใน เซลล์ที่เพาะเลี้ยง และ เนื้อเยื่อ เอ็มบริโอ และ ทารกแรกเกิด ฟังก์ชันนี้เชื่อมโยงการแสดงออกของยีนเซอร์ทูอินกับการตอบสนองของเซลล์ต่อการจำกัดสารอาหารผ่านการจำกัดแคลอรี

## ความสัมพันธ์กับการย่อยสลายโปรตีน
เซลล์ไม่เพียงแต่มีเครื่องจักรในการสังเคราะห์โปรตีนใหม่เท่านั้น แต่ยังมีเครื่องจักรในการสลายโปรตีนที่ไม่จำเป็นอีกต่อไปด้วย กลไกนี้เรียกว่า **โปรตีโอไลซิส** และเกี่ยวข้องกับกลไกหลัก ๆ อยู่ 2 อย่าง คือ

# ระบบยูบิควิติน - โปรตีเอโซม
# ออโตฟาจี

ในระบบยูบิควิติน-โปรตีเอโซม โมเลกุลยูบิควิตินหลายโมเลกุลจะเกาะติดกับโปรตีนแต่ละตัวเพื่อให้ย่อยสลาย ทำให้โปรตีเอโซมสามารถจดจำและย่อยสลายโปรตีนได้ และโปรตีนแต่ละตัวจะย่อยสลายทีละตัว ในทางตรงกันข้าม ในระบบออโตฟาจี โปรตีนหลายตัวจะย่อยสลายในคราวเดียว ด้วยเหตุนี้ การย่อยสลายโปรตีนโดยออโตฟาจีจึงเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า **การย่อยสลายเป็นกลุ่ม** 

## ความอดอยากทางโภชนาการ
เพื่อให้เซลล์ดำเนินกิจกรรมที่สำคัญได้ เซลล์จะต้องแสดงยีนที่จำเป็นและ สังเคราะห์มาโครโมเลกุล เช่น โปรตีน โปรตีนเป็นพอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยกรดอะมิโน และเพื่อให้เซลล์ดำเนินหน้าที่สำคัญได้ เซลล์จะต้องรับกรดอะมิโนจำเป็น ซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของโปรตีนจากภายนอกเซลล์เพื่อเป็นแหล่งโภชนาการ

เมื่อเข้าสู่ภาวะอดอาหาร สารอาหารจะหมดไปและกรดอะมิโนถูกตัดขาด สิ่งนี้จะทำให้เซลล์ได้รับความเสียหายร้ายแรง และอาจถึงขั้นเสียชีวิตได้ เมื่อมีเซลล์แบ่งเซลล์ภายใต้สภาวะอดอาหาร ความผิดปกติในจำนวนโครโมโซม และปัจจัยอื่น ๆ จะมีแนวโน้มเกิดขึ้นได้มากขึ้น ซึ่งอาจนำไปสู่โรคมะเร็งได้ อย่างไรก็ตาม ออโตฟาจีช่วยให้เซลล์หลีกเลี่ยงความเสียหายนี้ได้ชั่วคราว โดยระงับความผิดปกติ เช่น ในจำนวนโครโมโซม และป้องกันการเกิดโรคต่างๆ เช่น มะเร็ง เมื่อเกิดออโตฟาจี โปรตีนบางส่วนที่มีอยู่ในเซลล์ตลอดเวลา (โปรตีนดูแลเซลล์) จะถูกสลายเพื่อสร้างเปปไทด์และกรดอะมิโน ซึ่งถือว่าใช้เป็นวัสดุในการสังเคราะห์โปรตีนที่มีความสำคัญต่อกิจกรรมสำคัญของเซลล์ กลไกนี้ยังได้รับการสังเกตในระดับสัตว์แต่ละตัวด้วย ตัวอย่างเช่น เป็นที่ทราบกันดีว่าออโตฟาจีเกิดขึ้นในเซลล์ตับเมื่อหนูถูกให้อดอาหารข้ามคืน

ในระหว่างการคลอดของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เมื่อการส่งสารอาหารผ่านรกถูกตัดขาด ทารกในครรภ์จะประสบกับภาวะอดอาหารชั่วคราว จนกว่าจะสามารถรับสารอาหารจากน้ำนมของแม่ได้ ในขณะนี้ เซลล์จะรอดจากการขาดสารอาหารด้วยการผลิตกรดอะมิโนผ่านออโตฟาจี

การหลีกเลี่ยงการขาดสารอาหารโดยออโตฟาจีเป็นเพียงชั่วคราวเท่านั้น และไม่สามารถรับมือกับการอดอาหารเป็นเวลานานได้ ในกรณีนี้ เชื่อกันว่าออโตฟาจีที่มากเกินไปทำให้เซลล์ "กิน" ตัวเอง ส่งผลให้เกิด การตายของเซลล์แบบที่มีการโปรแกรมไว้ ในความเป็นจริง ออโตฟาจีไม่ค่อยนำไปสู่การตายของเซลล์โดยตรง การตายของเซลล์ที่ได้รับการตั้งโปรแกรมไว้จะมาพร้อมกับออโตฟาจีเท่านั้น

เมื่ออดอาหาร กิจกรรมของเซ็นเซอร์สารอาหาร TORC1 จะลดลงและ Atg13 จะถูกดีฟอสโฟรีเลต อย่างรวดเร็ว สิ่งนี้ทำให้ Atg13 มีความสัมพันธ์สูงกับ Atg1 และ Atg17 ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของคอมเพล็กซ์ Atg1 และการเริ่มต้นของออโตฟาจี

## การป้องกันการติดเชื้อ

### การกำหนดเป้าหมายการโต้ตอบระหว่างแบคทีเรียก่อโรคและออโตฟาจีของตัวถูกเบียน
เมื่อแบคทีเรียภายในเซลล์เข้าสู่เซลล์ของตัวถูกเบียน และทำลายเอนโดโซม ชิ้นส่วนเยื่อหุ้มที่เกิดขึ้นจะกระตุ้นให้โฮสต์ดำเนินการออโตฟาจีแบบเลือก ณ จุดนี้ สิ่งที่จะเกิดขึ้นต่อไปจะแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของแบคทีเรีย

แบคทีเรีย เช่น Mycobacterium tuberculosis จะถูกห่อหุ้มไว้ในเอนโดโซม ยูบิควิติน และถูกฆ่าโดยออโตฟาจี แบคทีเรีย  เช่น Shigella สามารถหลบเลี่ยงออโตฟาจีและหนีจากเอนโดโซมเข้าไปในไซโตพลาซึมได้ แบคทีเรียเช่น Legionella ทำให้การหลอมรวมของเยื่อหุ้มเซลล์ระหว่างออโตฟาโกโซมและไลโซโซมล่าช้า และใช้สารอาหารภายในออโตฟาโกโซมเพื่อเจริญเติบโต

### ฟาโกไซโทซิส

กลไกหนึ่งที่คล้ายกับออโตฟาจีมาก คือ เอนโดไซโทซิส (เรียกอีกอย่างว่า การกลืนกิน) ซึ่งดำเนินการโดยเซลล์จับกิน เช่น แมคโครฟาจ และ นิวโทรฟิล เซลล์ฟาโกไซต์เหล่านี้จะกินสารแปลกปลอมและ จุลชีพก่อโรค ที่เข้ามาในร่างกายผ่านทางเอนโดไซโทซิส แล้วห่อหุ้มสารเหล่านั้นไว้ในเวสิเคิลเล็ก ๆ ที่เรียกว่า ฟาโกโซม ในไซโตพลาซึม ฟาโกโซมจะรวมเข้ากับไลโซโซม คล้ายกับออโตฟาโกโซม เพื่อกลายเป็นฟาโกไลโซโซม ซึ่งจะย่อยและย่อยสลายสารแปลกปลอมภายในเวสิเคิล

อย่างไรก็ตาม แบคทีเรีย Listeria จะพยายามหลบหนีกลไกการจับกินโดยการทำลายฟาโกโซมจากภายในและติดเชื้อในไซโตพลาซึม (การติดเชื้อภายในเซลล์) นอกจากนี้ ออโตฟาจียังทำหน้าที่จับและทำลายแบคทีเรียที่หลุดเข้าไปในไซโตพลาซึมด้วยวิธีนี้ และเชื่อกันว่าหน้าที่นี้จะปกป้องร่างกายจากการติดเชื้อจุลินทรีย์

## การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมการแพทย์และสุขภาพ
การทดลองกับสัตว์แสดงให้เห็นว่าการยับยั้งการลดลงของออโตฟาจีที่เกิดขึ้นเมื่ออายุมากขึ้นอาจนำไปสู่การยืดอายุขัย และการยับยั้งโรคไต และ โรคพาร์คินสัน ในทางกลับกัน หากออโตฟาจีถูกกระตุ้นมากเกินไปในเซลล์ไขมัน ความเสี่ยงต่อการเกิดโรคที่เกี่ยวข้องกับวิถีชีวิต เช่น เบาหวาน และ ไขมันพอกตับ ก็จะเพิ่มขึ้น ด้วยเหตุนี้วิสาหกิจเริ่มต้นที่มีชื่อว่า AutoPhagyGO จึงถูกก่อตั้งขึ้นในเดือนมิถุนายน 2019 โดยศาสตราจารย์ทามตสึ โยชิโมริ ศาสตราจารย์กิตติคุณจากมหาวิทยาลัยโอซากะ และเพื่อนร่วมงานของเขาเพื่อดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับออโตฟาจีเพื่อนำไปประยุกต์ใช้ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ยา อาหารเสริม และ เครื่องสำอาง

ในปี 2019 บัณฑิตวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ชีวภาพมหาวิทยาลัยโทโฮกุได้ประกาศการพัฒนาวิธี การค้นพบยาที่เรียกว่า “AUTAC” ซึ่งใช้ผลของออโตฟาจีเพื่อกำจัดโปรตีนที่เป็นอันตรายและไมโตคอนเดรียที่ทำงานผิดปกติซึ่งทำให้เกิดโรค

## ออโตฟาจีในสิ่งมีชีวิตนอกจากมนุษย์

### ออโตฟาจีในพืช
ออโตฟาจียังเกิดขึ้นในพืชด้วย เช่นเดียวกับยีสต์ ออโตฟาโกโซมจะรวมเข้ากับช่องว่างและย่อยสลายส่วนประกอบของไซโตพลาสซึม พืชน็อคเอาท์ ATG ซึ่งไม่สามารถผ่านกระบวนการออโตฟาจีได้ถูกสร้างขึ้นแล้ว พืชที่ขาดออโตฟาจีก็สามารถเจริญเติบโตได้ แต่จะออกดอกเร็วกว่าและแก่เร็วกว่าพืชปกติ แนวโน้มนี้จะยิ่งเด่นชัดมากขึ้นในสถานการณ์อดอาหาร ดังนั้น แม้ว่าออโตฟาจีในพืชจะไม่จำเป็น แต่ก็คาดการณ์ว่ามีหน้าที่สำคัญในการเผาผลาญโปรตีน

### ออโตฟาจีในแมลง
ออโตฟาจียังเกิดขึ้นระหว่าง การเปลี่ยนสัณฐานของแมลงด้วย มีรายงานว่าแมลงวันวงศ์ Drosophilidae ที่ขาดยีนออโตฟาจีแสดงให้เห็นการสูญเสียต่อมน้ำลาย และ ลำไส้กลางที่ล่าช้า ในระหว่างการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง

## รางวัลโนเบล

* ในปี 1974 คริสตีย็อง เดอ ดูฟ ผู้คิดคำว่าออโตฟาจีขึ้นมาได้รับ รางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ ร่วมกับเพื่อนร่วมงาน ที่มหาวิทยาลัยร็อกเกอะเฟลเลอร์ ได้แก่ จอร์เจ เอมิล ปาลาเด และ อัลแบร์ โกลด จากการค้นพบ ไลโซโซม และโปรตีนชนิดอื่น
* ในปี 2016 โยชิโนริ โอสึมิ (ศาสตราจารย์สถาบันเทคโนโลยีโตเกียวในขณะนั้น) ได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์สำหรับผลงานของเขาในการอธิบายกลไกของออโตฟาจี

## ในผลงานสร้างสรรค์

* โทริโกะ - มังงะโดยมิตสึโตชิ ชิมาบุกุโระ ในเรื่องราวตัวเอกใช้เพื่อเทคนิคเพิ่มพลังโดยได้รับพลังงานจำนวนมหาศาลเพื่อแลกกับความเป็นไปได้ในการทำลายตัวเอง คำอธิบายดังกล่าวได้รับการอธิบายว่า "แม่นยำมาก" และได้มีการนำเสนอไว้ในเว็บไซต์ของห้องปฏิบัติการโยชิโมริที่บัณฑิตวิทยาลัยมหาวิทยาลัยโอซากะ รวมถึงสถานที่อื่นๆ ด้วย เพื่อเป็นการระลึกถึงการที่เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ประจำปี 2016 จึงได้เปิดให้อ่านมังงะตอนที่ 48 ถึง 50 บนแอปพลิเคชันสมาร์ทโฟน Shonen Jump+ อย่างเป็นทางการของชูเอชะได้ฟรีเป็นเวลาจำกัดตั้งแต่วันที่ 5 ถึง 12 ตุลาคม 2016
* **ออโตฟาจี** (オートファジー) - ชื่อเพลงของคิราอิ ฮีรางิ

## อ้างอิง

หมวดหมู่:กระบวนการของเซลล์
หมวดหมู่:ชีววิทยาของเซลล์