A manapság legelterjedtebb definíció alapján autofágiának azt a folyamatot nevezzük, amely során a sejt saját anyagai, azaz a sejtben megtalálható fehérjék és organellumok a lizoszómába kerülnek, majd ott degradálódnak.
Három fő típusát szokás elkülöníteni annak alapján, hogy a lebontandó anyagok hogyan jutnak a lizoszómába.
Az első útvonalon bizonyos fehérjék egy molekuláris transzportrendszer révén a citoszólból közvetlenül a lizoszóma membránon átjutva annak belsejébe kerülnek. A KFERQ aminosavszekvenciát hordozó, nem megfelelő térszerkezetű fehérjék szelektív felismerését a Hsc70 citoszólikus chaperone (dajkafehérje) biztosítja. Ezt követően a fehérjék a lizoszóma membránban elhelyezkedő LAMP-2A (lysosome-associated membrane protein 2A) molekulák által képzett csatornán keresztül jutnak be a lítikus organellum belsejébe, ahol a lizoszómális Hsc70 „fogadja” ezeket, majd pedig lebontódnak a savas hidrolázok közreműködésével. Ennek az útvonalnak a nevechaperone-mediálta autofágia(CMA, 7.1. ábra).
7.1. ábra A chaperone-mediálta autofágia folyamata. A KFERQ szekvencát hordozó fehérjéket felismeri a citoszólikus Hsc70 chaperone. A lizoszóma membránban elhelyezkedő LAMP-2A molekulák által alkotott csatornán bejut a letekert fehérje az organellum belsejébe, ahol a lizoszómális Hsc70 chaperone fogadja, majd a lizoszómális hidrolázok lebontják.
A folyamat szelektivitását feltehetően egyéb, még nem teljesen ismert tényezők is befolyásolják, mivel a citoszólikus fehérjék harmada hordoz KFERQ szekvenciát. Ez az útvonal csak egyedi fehérjéket képes a lizoszómába szállítani, méghozzá meglehetősen limitált mennyiségben.
A második útvonal, amikroautofágiasorán a lizoszóma membránja befelé tűrödve felveszi a citoplazma egy részét, majd a bekerült vezikula membránja a szállítmánnyal együtt a lizoszómában lebomlik (7.2. ábra).
7.2. ábra A mikroautofágia folyamata.A citoplazma részletek a membrán betűrődésével jutnak be a lizoszómába, ahol a lizoszómális hidrolázok lebontják.
A folyamat ránézésre hasonlónak tűnhet az endocitózishoz, ezért fontos kiemelni hogy a topológiája fordított, azaz ilyenkor nem a citoplazmába, hanem a külvilágnak tekinthető lizoszóma lumenébe kerül az anyag, és jelenlegi tudásunk szerint az endocitózisban szereplő fehérjék ehhez nem szükségesek (7.3. ábra).
7.3. ábra A mikroautofágia morfológiája.A képen egy sötét, elektrondenz, heterogén beltartalmú autolizoszóma látszik, amelyben még felismerhető néhány lebomlófélben levő mitokondrium. Vegyük észre a rengeteg apró, világosabb vezikulát a lizoszóma belsejében, melyek a határoló membrán betűrődésével (mikroautofágia) kerülnek be a lumenbe. Juhász Gábor felvétele.
A mikroautofágia molekuláris mechanizmusa még kevéssé ismert, annyit tudunk jelenleg hogy részben átfed a legfőbb útvonaléval (lásd később). A szállított anyag mennyisége már jóval nagyobb mint a CMA-nál, ezen az úton akár teljes organellumok, például peroxiszómák is bejuthatnak lizoszómába. Élesztő sejtekben még a sejtmag egyes részei is a vakuoláris lebontásra kerülhetnek mikroautofágia révén (7.4. ábra).
7.4. ábra A sejtmag egyes részeinek mikroautofág lebontása.Az a-c ábrákon a sejtmag (N) egyes részeit az itt sötéten jelölődő vakuólum (V) mikroautofágia révén felveszi. Forrás: Mol. Biol. Cell 2003: 14 (1), 129-141.
A legjelentősebb és legjobban ismert a harmadik útvonal, amakroautofágia(7.5. ábra).
7.5. ábra A makroautofágia folyamata.A citoplazma egy részletét egy növekvő kettős membrán, a fagofór veszi körül. Záródásával létrejön az autofagoszóma. A külső membránja késői endoszómával fúzionál, így kialakul az amfiszóma. Végül lizoszómával olvad össze, az így kialakuló autolizoszómában a savas hidrolázok lebontják a belső membránt a szekvesztrált anyagokkal együtt.
Ennek során egy máig sem teljesen tisztázott eredetű fagofór (más néven izoláló membrán) ciszterna jön létre a citoplazmában, amely egyre növekedve és meghajolva körbeveszi annak egy részét (7.6. ábra).
7.6. ábra A fagofór morfológiája.A fagofór (más néven izoláló membrán) jellegzetes, ultravékony metszetben gyakran félhold alakú (a valóságban persze térbeli, például csésze alakú) membránciszterna. Gyakran a két membrán között jellegzetes, üres tér figyelhető meg a rutinszerűen alkalmazott mintaelőkészítés következtében. Vegyük észre, hogy közvetlenül a fagofór mellett jobbra és balra is egy-egy durva felszínű, riboszómákat hordozó endoplazmás retikulum ciszterna látható. Ez az elhelyezkedés sok sejttípusban igen gyakori. Kovács Attila felvétele.
A fagofór záródásakor jön létre a kettős membránnal határolt autofagoszóma, melynek tartalma gyakorlatilag megegyezik a környező citoplazmával, de már szeparálásra került attól (7.7. ábra).
7.7. ábra Az autofagoszóma morfológiája.Az autofagoszóma (AP, autophagosoma) jellegzetes, kettős membránnal határolt vezikula. A fagofórhoz hasonlóan ezen a képen is megfigyelhető a külsö és belső membrán közötti, üresnek tűnő rés. Az autofagoszóma belsejében található, elkerített citoplazmarészlet morfológiája teljes mértékben megegyezik a környező citoplazmával, mivel lebontás ebben a sejtorganellumban még nem történik. Juhász Gábor felvétele.
A következő lépésben az autofagoszóma külső membránja késői endoszómával fúzionál, az így keletkező hibrid organellumot nevezzük amfiszómának (7.8. ábra).
7.8. ábra Az amfiszóma morfológiája.Ebben a felszínén mikrovillusok tömkelegét hordozó muslica bélhámsejtben megfigyelhetünk tipikus multivezikuláris testeket (MVB, multivesicular body), amik késői endoszómának felelnek meg. A kép jobb felső sarkában látható egy potenciális amfiszóma (A), mivel belsejében MVB-re jellemző kis vezikulákat és egy autofagoszóma belső membánnal határolt beltartalmát is felfedezhetjük. Juhász Gábor felvétele.
A folyamat végén az autofagoszóma tartalma a lizoszómába kerül szintén vezikulafúzió révén, majd ott lebomlik (7.9. ábra).
7.9. ábra Az autolizoszóma morfológiája.A képen látható sötét, elektrondenz autolizoszóma (AL) belsejében még felismerhető több, a degradációs folyamat kezdetén tartó mitokondrium, és egyéb membránnal határolt organellumok maradványai. Juhász Gábor felvétele.
Fontos kiemelni, hogy a degradáció végtermékei újrahasznosítódnak: például a keletkező aminosavakat a lizoszóma membránban található, specifikus transzporterek juttatják vissza a citoplazmába. A makroautofágia által szállított anyag mennyisége messze meghaladja az első két útvonalét, így érthető hogy a témával kapcsolatos kutatások általában ezzel foglalkoznak. Bevett gyakorlat, hogy az egyszerűség kedvéért autofágia alatt a makroautofágiát értik a szakirodalomban, így ebben a könyvben is ezt a nevezéktant alkalmazzuk.