식물 세포의 자식작용에 대한 개요

Abstract

다양한 진핵세포에서 자식작용은 세포질 일부를 격리시켜 분해 구획으로 수송하여 대량 분해시킨다. 자식작용은 역동적인 분해 경로이며, 수송하고자 하는 세포질에 대해 다양한 선택성을 갖고 있고, 그 활성의 조절은 영양상태와 발생 단계에 의존적이다. 최근 자식작용 연구가 많은 관심을 받고 있는데, 이는 자식작용이 흥미로운 세포학적 현상이기 때문이기도 하지만, 자식작용이 가지는 의학적, 농학적 응용 가능성 때문이기도 하다. 이를 테면, 자식작용은 암이나 퇴행성 신경질환과 연관성이 있으며 식물의 잎 노화 중에 일어나는 영양분의 재이동에도 관여하는 것으로 보인다. 본 리뷰에서는 효모, 동물 및 식물에서 보존된 핵심적 자식작용 장치의 유전학적 성분을 기술한 후, 이들 성분이 식물 자식작용의 각 단계에 필요한지 간단히 설명할 것이다. 또한 우리는 자식작용의 네가지 공통 특성, 즉 (i) 분해 과정으로서의 자식작용, (ii) 자식작용 연구에서 유동성 개념, (iii) 발생학적 및 영양분의 신호에 대한 의존성, (iv) 선택적 자식작용에 초점을 맞춘 자식작용의 다양성에 대해 논의할 것이다. 또한 식물자식작용의 세포학적, 생리학적 기능을 요약할 것이다. 이와 같은 논의를 통해 자식작용 연구에 대한 초보적 안내서를 제공하고자 한다. In a variety of eukaryotic cells, autophagy sequesters a portion of the cytoplasm and targets it to a lytic compartment for degradation in bulk. Autophagy is a dynamic process for degrading cytoplasmic cargoes with various degrees of selectivity, and its activity is tightly regulated in a nutrient- and development-dependent manner. Autophagy research has drawn much attention since autophagy not only is an interesting cell biological phenomenon but also has great potential for medical and agricultural applications. For example, autophagy is associated with cancers and neurodegenerative diseases in human and mammalian cells and is also suggested in remobilization of nutrients during the senescence of plant leaves. In this general review, we describe genetic components of the core autophagic machinery conserved among yeast, animals, and plants and briefly explain how these components are responsible for major steps in plant autophagy. We discuss four common features of autophagic processes: (i) autophagy as a degradation pathway, (ii) the concept of flux in autophagy research, (iii) dependency on developmental and nutritional cues, and (iv) diversity of autophagy, focusing on selective types of autophagy. We also summarize cell biological and physiological functions of plant autophagy. Our intention is to provide a quick guide to autophagy for those who are new to autophagy research.