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Autophagie, auch Autophagozytose genannt, ist der Abbau abgenutzter, abnormaler oder schlecht funktionierender zellulärer Komponenten, der in Organellen, den Lysosomen, stattfindet. Die Autophagie erfüllt Haushaltsfunktionen, indem sie den Abbau und das Recycling von zellulären Materialien ermöglicht und hilft, den Energiebedarf in Stressphasen auszugleichen. Der Begriff Autophagie wurde 1963 von dem belgischen Zytologen und Biochemiker Christian René de Duve eingeführt, dessen Arbeiten auch den ersten Beweis für die Beteiligung der Lysosomen am autophagischen Prozess lieferten.

Es sind drei Arten der Autophagie bekannt: Makroautophagie, Mikroautophagie und Chaperon-vermittelte Autophagie. Zellen verlassen sich in erster Linie auf die Makroautophagie, bei der abgenutzte oder beschädigte zelluläre Materialien in zytosolischen Bereichen (die flüssigkeitsgefüllten Bereiche, die Organellen umgeben) der Zellen von einem Autophagosom (Bläschen mit Doppelmembranen, die ihren Inhalt an Lysosomen abgeben, wo die Materialien abgebaut werden) verschlungen werden. Bei der Mikroautophagie werden zelluläre Bestandteile direkt über Einstülpungen der lysosomalen Membran verschluckt. Die Chaperon-vermittelte Autophagie ist ein selektiver Prozess, bei dem ein als hsc70-Chaperon bezeichnetes Protein Proteinsubstrate erkennt und an diese bindet, die ein bestimmtes Aminosäuremotiv enthalten. Das zielgerichtete Substrat wird zum Lysosom transportiert, wo es dann über einen Rezeptor-vermittelten Prozess durch die Membran transloziert wird.

Viele Gene kodieren die verschiedenen Komponenten der Autophagie-Maschinerie, die für die Sequestrierung, den Transport, den Abbau und das Recycling von zellulärem Material erforderlich sind. Enzyme, die von mehreren Autophagie-Genen kodiert werden, konjugieren (verbinden sich miteinander) und verstärken dadurch die Enzymaktivität, insbesondere bei der Bildung des Autophagosoms. Eine Reihe von unspezifischen zellulären Wegen sind ebenfalls entscheidend für die Autophagie, einschließlich verschiedener sekretorischer und endozytischer (verschlingender) Wege. Darüber hinaus scheint das Zytoskelett mehrere Funktionen bei der Autophagie zu erfüllen, wobei die Rolle der Mikrotubuli bei der Erleichterung des Autophagosom-Transports in Säugetierzellen besonders hervorzuheben ist.

Zusätzlich zu ihren Funktionen im Haushalt und bei der Stressreaktion trägt die Autophagie auch zur Immunität bei, indem sie hilft, Zellen gegen krankheitsverursachende Organismen zu verteidigen und an der Antigenpräsentation beteiligt ist. Die Autophagie ist auch am programmierten Zelltod beteiligt, indem sie bei der Beseitigung apoptotischer Zellen während der Embryonalentwicklung hilft und die Absterbeprozesse in Apoptose-defekten Zellen unterstützt. Autophagie kann auch vor dem Zelltod schützen, indem sie Zellen in Zeiten des Hungers mit Nährstoffen versorgt. Bei Krebs scheint die Autophagie die Tumorprogression sowohl zu verhindern als auch unter bestimmten Bedingungen zu fördern. Die abnormale Ansammlung von autophagischen Vesikeln wird mit mehreren neurodegenerativen Erkrankungen in Verbindung gebracht, darunter die Parkinson-Krankheit und die amyotrophe Lateralsklerose, sowie mit Myopathie (einer Erkrankung des Skelettmuskelgewebes).