ออโตฟาโกโซมเป็นโครงสร้างทรงกลมที่มีเยื่อหุ้มสองชั้น^{[ 2 ]}เป็นโครงสร้างสำคัญในมาโครออโตฟาจี ซึ่งเป็น ระบบการย่อยสลายภายในเซลล์สำหรับ สารภายใน ไซโตพลาสซึม (เช่นโปรตีน ภายในเซลล์ที่ผิดปกติ ออร์แกเนลล์ ส่วนเกินหรือเสียหายจุลินทรีย์ที่รุกราน) หลังจากก่อตัวแล้ว ออโตฟาโกโซมจะส่งส่วนประกอบของไซโตพลาสซึมไปยังไลโซโซม เยื่อหุ้มชั้นนอกของออโตฟาโกโซมจะรวมเข้ากับไลโซโซมเพื่อสร้างออโตไลโซโซมไฮโดรเลสของไลโซโซมจะย่อยสลายสารที่ส่งมาจากออโตฟาโกโซมและเยื่อหุ้มชั้นใน^{[ 3 ]}

การก่อตัวของออโตฟาโกโซมถูกควบคุมโดยยีนที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดีตั้งแต่ยีสต์ไปจนถึงยูคาริโอตชั้นสูง การตั้งชื่อของยีนเหล่านี้แตกต่างกันไปในแต่ละเอกสาร แต่ได้รับการทำให้ง่ายขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ตระกูลยีนที่เคยรู้จักกันในชื่อ APG, AUT, CVT, GSA, PAZ และ PDD ตอนนี้รวมกันเป็น ตระกูล ATG (ที่เกี่ยวข้องกับออโตฟาโกโซม) ^{[ 4 ]}

ขนาดของออโตฟาโกโซมแตกต่างกันระหว่างสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและยีสต์ออโตฟาโกโซมของยีสต์มีขนาดประมาณ 500-900 นาโนเมตร ในขณะที่ออโตฟาโกโซมของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีขนาดใหญ่กว่า (500-1500 นาโนเมตร) ในเซลล์บางตัวอย่าง เช่นเซลล์ต้นกำเนิดของตัวอ่อนไฟโบรบลาสต์ของตัวอ่อน และเซลล์ตับออโตฟาโกโซมสามารถมองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง และสามารถมองเห็นเป็นโครงสร้างรูปวงแหวนได้^{[ 3 ]}

การสร้างออโตฟาโกโซมเริ่มต้นจากการประกอบและการดึงดูดเครื่องจักรหลักของออโตฟาจีไปยังตำแหน่งเซลล์ที่แตกต่างกัน ซึ่งเรียกว่าตำแหน่งการประกอบฟาโกโฟร์ (PAS) ในยีสต์หรือตำแหน่งการสร้างออโตฟาโกโซมในสิ่งมีชีวิตอื่นๆ กระบวนการนี้ได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดโดยโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับออโตฟาจี (ATG) หลายชนิด^{[ 5 ]}

คอมเพล็กซ์ ULK1/ATG1 เป็นตัวกระตุ้นเริ่มต้นของการเกิดออโตฟาจีเพื่อตอบสนองต่อภาวะขาดสารอาหาร และมันจะดึงดูดโปรตีน ATG อื่นๆ เข้าสู่ PAS คอมเพล็กซ์ฟอสฟาติดิลอิโนซิทอล 3-ไคเนส (PI3K) คลาส III ซึ่งรวมถึง VPS34 และ Beclin-1 จะผลิตฟอสฟาติดิลอิโนซิทอล 3-ฟอสเฟต (PI3P) ซึ่งจำเป็นต่อพลวัตของเยื่อหุ้มฟาโกโฟร์ แหล่งที่มาของเยื่อหุ้มสำหรับการขยายตัวของฟาโกโฟร์อาจรวมถึงเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม ไมโทคอนเดรีย อุปกรณ์กอลจิ และเอนโดโซมรีไซเคิล

หลังจากโครงสร้างทรงกลมก่อตัวขึ้นATG12 - ATG5 : ATG16L1 หรือคอมเพล็กซ์คล้าย E3 (เรียกสั้นๆ ว่า E3) ทำหน้าที่เป็นเอนไซม์ E3 ที่คล้ายยูบิควิติน ส่งเสริมให้โปรตีน LC3/GABARAP ยึดเกาะกับเยื่อหุ้ม AP ^{[ 6 ]}

LC3ถูกตัดโดย โปรตีเอส ATG4เพื่อสร้าง LC3 ในไซโตพลาสซึม การตัดนี้จำเป็นสำหรับการหลอมรวมขั้นสุดท้ายของออโตฟาโกโซมกับเยื่อหุ้มเป้าหมาย LC3 ถูกตัดและเติมไขมันเพื่อสร้าง LC3-II ซึ่งเชื่อมโยงกับเยื่อหุ้มออโตฟาโกโซมและใช้เป็นเครื่องหมายของออโตฟาโกโซมในการตรวจภูมิคุ้มกันเซลล์ เนื่องจากเป็นส่วนสำคัญของเวสิเคิลและยังคงเชื่อมโยงอยู่จนถึงวินาทีสุดท้ายก่อนการหลอมรวม ในตอนแรก ออโตฟาโกโซมจะหลอมรวมกับเอนโดโซมหรือเวสิเคิลที่ได้จากเอนโดโซมและยังคงเชื่อมโยงอยู่จนถึงวินาทีสุดท้ายก่อนการหลอมรวม^{[ 7 ]}

หลังจากที่ฟาโกโฟร์ห่อหุ้มสิ่งที่บรรจุอยู่ภายในอย่างสมบูรณ์แล้ว มันจะปิดผนึกและกลายเป็นออโตฟาโกโซมที่สมบูรณ์ โครงสร้างนี้จะรวมตัวกับไลโซโซมเพื่อสร้างออโตไลโซโซม ซึ่งเป็นที่ที่สารภายในถูกย่อยสลายและนำกลับมาใช้ใหม่

กระบวนการนี้คล้ายคลึงกันในยีสต์ แต่ชื่อยีนแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น LC3 ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมคือAtg8ในยีสต์ ออโตฟาโกโซมถูกสร้างขึ้นจากโครงสร้างก่อนออโตฟาโกโซม (Pre-Autophagosomal Structure หรือ PAS)ซึ่งแตกต่างจากโครงสร้างตั้งต้นในเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม โครงสร้างก่อนออโตฟาโกโซมในยีสต์ถูกอธิบายว่าเป็นคอมเพล็กซ์ที่อยู่ใกล้กับแวคิวโอล อย่างไรก็ตาม ความสำคัญของตำแหน่งนี้ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด ออโตฟาโกโซมที่เจริญเต็มที่ในยีสต์จะรวมตัวกับแวคิวโอลหรือไลโซโซมโดยตรง และไม่ก่อตัวเป็นแอมฟิโซมเหมือนในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ในการเจริญเติบโตของออโตฟาโกโซมในยีสต์ ยังมีตัวแปรอื่นๆ ที่รู้จักกัน เช่นAtg1 , Atg13 และ Atg17 Atg1 เป็นไคเนสที่เพิ่มขึ้นเมื่อมีการเหนี่ยวนำให้เกิดออโตฟาจี Atg13 ควบคุม Atg1 และพวกมันรวมกันเป็นคอมเพล็กซ์ที่เรียกว่า Atg13:Atg1 ซึ่งรับสัญญาณจากตัวควบคุมหลักของการรับรู้สารอาหาร – Tor Atg1 ยังมีความสำคัญในขั้นตอนสุดท้ายของการก่อตัวของออโตฟาโกโซมด้วย^{[ 8 ]}

ในเซลล์ประสาทออโตฟาโกโซมจะถูกสร้างขึ้นที่ ปลาย ของนิวไรต์และเจริญเติบโต (เป็นกรด) ขณะที่เคลื่อนที่ไปยังตัวเซลล์ตามแกนแอกซอน [ ^{9 ] การ}ขนส่งตามแกนแอกซอนนี้จะถูกขัดขวางหากฮันติงตินหรือคู่หูที่ทำปฏิกิริยากับมันอย่าง HAP1ซึ่งอยู่ร่วมกับออโตฟาโกโซมในเซลล์ประสาท ถูกทำให้หมดไป^{[ 10 ]}

ออโตฟาโกโซมทำหน้าที่เป็นตัวพาที่สำคัญในเส้นทางออโตฟาจี ช่วยให้เซลล์สามารถปรับตัวเข้ากับความเครียดทางเมตาบอลิซึมและรักษาสภาวะสมดุล พวกมันมีหน้าที่ในการย่อยสลายออร์แกเนลล์ที่เสียหายอย่างเลือกสรร (ตัวอย่างเช่น ไมโตฟาจี (ไมโตคอนเดรีย), เพ็กโซฟาจี (เพอร์ออกซิโซม), แอ็กเกรฟาจี (โปรตีนรวมกลุ่ม), ไกลโคฟาจี (ไกลโคเจน), ไลโปฟาจี (ไขมัน), ไรโบฟาจี (ไรโบโซม), ซีโนฟาจี (เชื้อโรค) และ ER-ฟาจี) ^{[ 11 ]}

การกำจัดแบบเลือกสรรนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการควบคุมคุณภาพของเซลล์ ช่วยป้องกันการสะสมของโปรตีนที่เป็นพิษและส่วนประกอบที่เสียหาย ออโตฟาจียังมีบทบาทในการพัฒนา การสร้างภูมิคุ้มกัน และการแบ่งแยกเซลล์ ตัวอย่างเช่น ออโตฟาโกโซมช่วยในการนำเสนอแอนติเจน ควบคุมการส่งสัญญาณการอักเสบ และมีส่วนช่วยในการกำจัดแบคทีเรียและไวรัสภายในเซลล์

ความบกพร่องในการทำงานของออโตฟาโกโซมมีความเชื่อมโยงกับโรคต่างๆ ในมนุษย์ นอกจากโรคทางระบบประสาทเสื่อม เช่น โรคอัลไซเมอร์ โรคพาร์กินสัน และโรคฮันติงตันแล้ว การทำงานของออโตฟาจีที่บกพร่องยังเกี่ยวข้องกับโรคมะเร็ง โรคติดเชื้อ และความผิดปกติทางเมตาบอลิซึม เช่น โรคเบาหวานประเภทที่ 2 ^{[ 12 ]}

• ฟาโกโซม