主な違い – オートファジーとアポトーシス
オートファジーとアポトーシスは、細胞内で自然に起こる自己分解プロセスであり、多細胞生物がその生涯において機能を維持するためのバランスをとっている。
オートファジーは、栄養素の不足などストレスの多い状況下で細胞が生き延びるのを助ける。
アポトーシスは、生理的あるいは病的なプロセスによって細胞が死滅することを意味する。
オートファジーとアポトーシスの主な違いは、アポトーシスがあらかじめ決められた細胞の自殺であり、細胞が積極的に自滅して体内の機能を円滑に保つのに対し、オートファジーはそれ自身の成分を自己分解し、発生中のエネルギー源のバランスをとることである点である。
本稿では、その解説を行う。
- オートファジーとは
– 定義、特徴、プロセス - アポトーシスとは
– 定義、特徴、プロセス - オートファジーとアポトーシスの違いとは？
オートファジーとは
オートファジーとは、細胞が機能不全または不要な細胞構成要素を分解する基本的な異化機構のことである。
この機構は、リソソームによって駆動される。
オートファジーは、細胞のエネルギーレベルを維持することにより、ストレスの多い状況下での細胞の生存を促進する。
オートファゴソームは、機能不全に陥った小器官がリソソームと融合することで形成される。
オートファゴソームの形成は、クラス3ホスホイノシチド3キナーゼであるAtg6とユビキチンまたはユビキチン様タンパク質によって誘導されます。
オートファゴソームは細胞質内を移動し、リソソームと融合し、オートリソソームを形成する。
オートリソソームは二重膜構造で、ライソゾームが持つ加水分解酵素によって不要なオルガネラの分解が行われる。
オートファジーは、細胞内の損傷したタンパク質、凝集体、小器官を再利用し、細胞内をクリアにして、枯渇した細胞成分を補充するためのビルディングブロックを提供する。
また、栄養不足によるストレスからの保護も行います。
オートファジーは、細胞がストレスを受けても大丈夫なように、生存を助ける働きをしています。
一方、アポトーシスは、細胞を死に至らしめる。
オートファジーは、ミトコンドリアのような細胞内の活性な小器官を破壊して、細胞が生存できなくなったところで、細胞死を促進することもあります。
オートファジーとアポトーシスは互いに直結している。
オートファジーはアポトーシスを制御することができ、アポトーシスはオートファジーを制御することができますが、過剰なオートファジーは細胞を死に至らしめます。
図1に、オートファジーのメカニズムを示す。
図1：オートファジーの仕組み
アポトーシスとは
アポトーシスとはプログラムされた細胞死（PCD）のことで、細胞に特徴的な変化をもたらし、最終的に死に至ります。
生物の成長・発達の規則的で制御されたメカニズムです。
細胞自身が死に関与するため、細胞自殺とも呼ばれる。
アポトーシスは、細胞の増殖のバランスを保つことを可能にする。
アポトーシスの全過程の制御には、カスパーゼと呼ばれる特異的なタンパク質分解酵素が関与している。
アポトーシスは、明確に定義された、結果として起こる形態学的変化を通じて起こる。
細胞膜のブリージング、細胞の乾燥による収縮、核の断片化、クロマチンの凝縮、そして最後に染色体DNAの断片化です。
核内のクロマチンの凝縮は、アポトーシスの特徴です。
したがって、アポトーシスは、核、細胞膜、細胞質、ミトコンドリアに影響を及ぼす。
アポトーシス小胞と呼ばれる膜結合型の小胞が形成され、細胞の内容物が含まれる。
アポトーシスの間、細胞内容物は細胞外環境には放出されない。
オートファジーとアポトーシスの2つの機構を図2に示す。
図2：オートファジーとアポトーシス
オートファジーとアポトーシスの違い
名称
オートファジー：自食作用と呼ばれる。
アポトーシス（Apoptosis）。
アポトーシスは細胞の自殺と呼ばれる。
定義
オートファジー：自食作用は、発生時のエネルギー源のバランスをとりながら、自身の構成要素を自己分解するプロセスです。
アポトーシス（Apoptosis）。
アポトーシスとは、あらかじめ定められた細胞自殺のことで、細胞が積極的に自らを破壊し、体内の機能を円滑に維持することである。
役割
オートファジー：細胞の必要性に応じて、細胞内のエネルギー源をバランスよく排出する。
アポトーシス。
アポトーシスは、多細胞生物の細胞の数を調整する。
原因
オートファジー：飢餓などの細胞ストレスにより発生する。
アポトーシス。
細胞内のプログラムによって起こる。
ライソゾーム
オートファジー：リソソームとオートファゴソームが融合し、オートリソソームが形成される。
ライソソーム内の加水分解酵素が分解に関与している。
アポトーシス。
ライソゾーム内の内容物はアポトーシスの過程には関与しない。
ミトコンドリア
オートファジー：オートファジー中にミトコンドリアが漏出することはない。
アポトーシス。
アポトーシス：アポトーシス時にミトコンドリアが漏出する。
サバイバル
オートファジー：自食作用により、細胞はストレスから生き残ることができる。
アポトーシス。
アポトーシスは、細胞を生存させない。
エンドプロダクト
オートファジー：最終生成物は、失われたオルガネラを再生する際のビルディングブロックとして利用することができる。
発生した廃棄物は、エキソサイトーシスにより排出される。
アポトーシス。
アポトーシス：アポトーシスの最終産物は食細胞によって破壊される。
過度な発生
オートファジー：過剰なオートファジーは細胞死を引き起こす。
アポトーシス。
過剰なアポトーシスが起こり、萎縮する。
インヒビター
オートファジー：3-Methyladenineは、オートファジーの阻害剤です。
アポトーシス。
Z-VAD-FMKは、アポトーシスを抑制する、よく定義された調節因子の一つです。
結論
オートファジーとアポトーシスは、多細胞生物の細胞内に見られる2つの自己分解機構です。
オートファジーは、飢餓などの環境ストレスに反応して、細胞内の機能不全に陥った小器官を破壊することに関与している。
したがって、オートファジーは、細胞のエネルギー源のバランスを維持する。
しかし、オートファジーは、過酷な状況下でも細胞を生存させることができる。
一方、アポトーシスは、細胞を死滅させ、生物の発生過程で細胞数を維持します。
これは、生体が円滑に機能するために必要なことです。
病的な刺激のような感染症も同様にアポトーシスを誘導する。
このように、オートファジーとアポトーシスの大きな違いは、細胞への影響力です。
Web. 02 Apr. 2017.
3. Alberts, Bruce. “プログラムされた細胞死（アポトーシス）”. 細胞の分子生物学. 第4版. 米国国立医学図書館、1970年1月1日。
– オートファジー: A Forty-Year Search for a Missing Membrane Source（オートファジー：失われた膜供給源の40年にわたる探索）。
