マイトファジー
哺乳類細胞においてマイトファジーが誘導される経路はいくつか存在する。これまで最もよく特性解析がなされているのは、PINK1とParkinを介した経路である。この経路は、健康なミトコンドリアと損傷したミトコンドリアを見分けるところから開始される。約64 kDaのタンパク質であるPINK1は、ミトコンドリアの品質の検知に関与していることが示唆されている。PINK1にはミトコンドリア標的化配列が含まれており、ミトコンドリアへリクルートされる。健康なミトコンドリアでは、PINK1はTOM複合体(英語版)を介して外膜を、そして一部はTIM複合体(英語版)を介して内膜を通過して貫通する。内膜への取り込みの過程で、PINK1は64 kDaから60 kDaの形態へと切断される。その後、PINK1はPARL(英語版)によって52 kDaの形態へと切断される。そして、この形態のPINK1はミトコンドリア内のプロテアーゼによって分解される。健康なミトコンドリアではこのようにしてPINK1の濃度が維持されている。
一方、不健康なミトコンドリアではミトコンドリア内膜の脱分極が引き起こされる。TIMを介したタンパク質の取り込みには膜電位が必要であるため、脱分極したミトコンドリアではPINK1の内膜への取り込みとPARLによる切断が行われなくなり、外膜のPINK1濃度が上昇する。
パーキンソン病は、黒質におけるドーパミン産生神経細胞の細胞死によって特徴づけられる神経変性疾患である。パーキンソン病への関与が示唆されている遺伝子変異として、PINK1やParkinの機能喪失をもたらすものなど、いくつかが知られている。これらの遺伝子の機能喪失変異は損傷ミトコンドリアやタンパク質凝集(封入体)の蓄積を引き起こし、最終的には神経細胞死をもたらす。
パーキンソン病の病因にはミトコンドリアの機能不全が関与していると考えられている。散発性の(家族性ではない)、加齢と関連して発症するパーキンソン病は、ミトコンドリアの機能不全、細胞の酸化ストレス、オートファジーの変化、そしてタンパク質の凝集によって引き起こされるのが一般的である。これらはミトコンドリアの膨潤と脱分極を引き起こす場合がある。こうした現象は全てミトコンドリアの機能不全によって引き起こされ、そして細胞死をもたらしうるため、機能不全を起こしたミトコンドリアに対する調節を維持することが重要である。ミトコンドリアによるエネルギー産生の異常は、パーキンソン病患者の黒質でみられるような細胞変性を引き起こす。