オートファジー
隔離膜の起源について決定的な証拠がなく長年結論の出ない状態であった。2008年、オートファゴソームが小胞体の近くで形成されることが示され、オートファゴソームの小胞体起源説が強く示唆された。その後、ミトコンドリア起源説も提唱され論争が起きるが、2013年に発表された論文で、隔離膜が形成される小胞体上の箇所はミトコンドリアと小胞体の接触部位であることが示され、小胞体起源説とミトコンドリア起源説はどちらも正しいことが判明した。この結果は、小胞体とミトコンドリアという機能も由来も全く異なる2つの独立した細胞小器官が協働して第3の細胞小器官「オートファゴソーム」を作るという驚くべき結果であった。
この機構は動物の個体レベルにおいても観察され、例えばマウスを一晩絶食させることで、肝細胞でオートファジーが起きることが知られている。
哺乳類の出生時、出産によって胎盤を介しての栄養の供給がなくなると、胎児は母乳から栄養を摂るまで一時的な栄養飢餓となる。この時オートファジーによってアミノ酸を生成することで、栄養飢餓を凌いでいる。
オートファジーによる栄養飢餓の回避はあくまで一時的なものであり、飢餓状態が長く続いた場合には対処することができない。この場合、オートファジーが過度に進行することで、細胞が自分自身を「食べ尽くし」てプログラム細胞死に至ると考えられている。実際にオートファジーが直接の原因となって細胞死に至るのは極めてまれで、プログラム細胞死はあくまでもオートファジーを伴っているだけである。
飢餓状態になると栄養センサーであるTORC1の活性が低下し、Atg13が速やかに脱リン酸化される。これによりAtg13はAtg1とAtg17に対する高い親和性を獲得し、Atg1複合体が形成されオートファジーが始動する。
シャペロン介在性オートファジーでは、分解標的となるタンパク質がHsc70シャペロンタンパク質に識別されリソソームへ導かれる。タンパク質はリソソーム表面で高次構造を解かれ、その状態でトランスポーターを通過する。こうしてリソソーム内部に入ったタンパク質を分解するオートファジーである。Hsc70シャペロンが認識するアミノ酸配列として、リジン-フェニルアラニン-グルタミン酸-アルギニン-グルタミン配列(KFERQ様配列)が知られている。シャペロン介在性オートファジーも生理的役割の多くは不明である。細胞質中にあるタンパク質のうち約30%が基質になっているといった特徴があることが解明されている。
脊髄小脳失調症の原因となるタンパク質が機能することでシャペロン介在性オートファジーの活性も低下する。
分解する対象によって、別の呼び方がされる場合もある。