Tra'la'vita'e'la'morte' L’Autofagia' Autophagy'is'a'response'to'nutrient'stress'to' maintain'adequate'internal'levels'of'nutrients'(selfJ cannibalization).' Role'in'cell'death'is'best'revealed'if'apoptosis'is' disabled'(bax/batiJ/J,'caspase'inhibitors,'BclJxL++).' In'nutrientJpoor'conditions'(or'equivalent'effects' on'mTOR'signaling),'autophagy'maintains'survival.' In'nutrientJrich'conditions,'autophagy'promotes' cell'death'in'response'to'other'types'of'stress.' Cara.eristiche'

Sopravvivenza'o'morte'cellulare?' •  Nella'maggior'parte'delle'circostanze,'l’autofagia'costituisce' un'meccanismo'di'ada.amento'allo'stress' •  Le'modalità'con'cui'l’autofagia'si'trasforma'in'un'processo'di' morte'cellulare'non'sono'chiare' –  anche'dopo'estensiva'autoJcannibalizzazione'in'assenza'di'fa.ori'di' crescita,'le'cellule'possono'recuperare'se'trasportate'in'condizioni' adeguate' •  Non'ci'sono'evidenze'che'geni'coinvolti'nel'processo'di' autofagia'siano'implicati'in'processi'di'morte'cellulare' fisiologica'(es.'sviluppo'embrionale)' –  nematodi'tiO'per'bec21,'ortologo'di'ATG6/beclina'1'e'topi'tiO'per'la' beclina'1'hanno'un'numero'maggiore'di'cellule'apoptotiche'

Autophagy/xenophagy" •  Autophagy"“eat"oneself”" •  Xenophagy"“eat"foreign" maGer”" •  Highly"conserved"and" regulated"process"that" maintains"cellular" homeostasis"and"protects" cells"against"starvation"and" microbe"invasion"

3"Stages" •  Initiation:""nutrient"starvation,"growth" factor+mediated"starvation" •  Execution" •  Maturation"

Autophagic"process" •  Cytoplasmic"organelles"and"portions"of" cytoplasm"sequestered"in"double"membrane+ bound"vacuoles"" •  Source"of"membrane"multifactorial"(ribosome+ free"ER?)" •  Fuse"with"lysosomes"

Initiation:Signaling"pathways" •  Trimeric"G"proteins" •  Growth"receptors" •  PI3ti"(classes"I"&"III)" •  protein"phosphatases" •  mTOR"

Execution" •  Requires"covalent+conjugation"pathways" •  Requires"Atg3,"Atg7,"Atg10" –  Homologs"of"ubiquitinylation"proteins" –  Modifies"pathway"components"but"does"not"target"them"for" degradation" •  Production"of"PIP3"via"hVPS34"(class"III"PI3ti)" –  Inhibited"by"wortmanin,"3+Methyladenine" –  Promotes"proteolysis+>production"of"amino"acids" •  Complex"formed"between"hVPS34,"Atg14,"&"Atg6"(Beclin+1)"which"is" necessary"for"downstream"recruitment"and"localization"of"Atg5"&"Atg12" •  Covalent"lintiage"of"Atg5"and"Atg12"on"pre+autophagosomal"membrane" •  Protease"cleavage"of"Atgti"(MAP1"Light"chain"3"(LC3),"followed"by" covalent"lipidation"to"phosphatidylethanolamine"and"translocation"to" autophagosome"membrane"

Fusion" •  Autophagosomes"fuse"with"endosomes" •  Acquire"characteristics"of"lysosomes"" –  LAMP1"&"2" –  Accessible"to"DAMP" –  Cathepsins,"acid"phosphatases" •  Vesicle"fusion"mediated"by"Rabs"(Rab24)"

Involved"in"many"processes" •  ATG6/Beclin"1:""tumour"suppressor"gene" –  Deleted"in"sporadic"breast,"ovarian,"prostate"CA" •  Dauer"formation"in"C."elegans" •  ATG5"&"ATG7:"Dictyostelium"nitrogen"starvation" •  Prevent"premature"senescence" •  Host"defense"against"pathogen"invasion"

Autofagia'ed'omeostasi'cellulare' •  L’autofagia'è'coinvolta'nella'eliminazione'di'proteine' danneggiate'che'se'accumulate'possono'portare'alla' formazione'di'aggregati' •  Eliminazione'di'organelli'malfunzionanti' •  Mentre'l’eliminazione'di'proteine'può'essere'svolta' anche'da'altri'sistemi'(proteasoma),'l’autofagia'è' l’unico'processo'cellulare'che'può'portare'alla' degradazione'di'interi'organelli'(mitocondri,' perossisomi,'ecc.)'

Autofagia'e'malattie‘ neurodegenerative' •  Autofagosomi'si'accumulano'nel'cervello'dei' pazienti'affetti'da'diverse'malattie'degenerative' –  inizialmente,'l’autofagia'ritenuta'come'un'meccanismo' patogenetico'e'scatenante'la'morte'cellulare' –  attualmente,'almeno'nei'modelli'animali'è'chiaro'che' l’autofagia'rappresenta'un'meccanismo'di'difesa'e' l’accumulo'di'autofagosomi'una'risposta'fisiologica'e'di' tentativo'di'clearance'delle'componenti'cellulari' danneggiate'

Autofagia'e'cancro' •  La'dimostrazione'che'il'gene'per'la'beclina'è' perso'in'diversi'tumori'e'quindi'è'un'candidato' oncosoppressore'ha'portato'ad'ipotizzare'che' l’autofagia'sia'un'meccanismo' prevalentemente'di'difesa'contro'i'tumori' •  L’autofagia'però'può'anche'promuovere'la' sopravvivenza'delle'cellule'tumorali'in' condizioni'di'stress'(mancanza'di'nutrienti,' trattamenti'farmacologici)'

Modelli'animali'di'studio'del'rapporto' fra'autofagia'e'cancro' •  Solo'una'copia'di'bec21'(beclina)'è'persa'nei' tumori'mammari' •  Topi'bec21#+/2:'diminuita'autofagia,'aumento' della'frequenza'di'diversi‘tipi'di'tumori' •  Due'altri'gene'oncosoppressori'(PTEN'e'p53)' stimolano'l’autofagia'inibendo'la'funzione'di' TOR'