Lysosomit

Lysosomit ovat pallomaisia, kalvoon sidottuja organelleja, jotka syntyvät golgin laitteesta. Ne sisältävät hydrolyyttisiä entsyymejä ja toimivat siten osana solun kierrätysjärjestelmää.

Tässä artikkelissa tarkastelemme lysosomien rakennetta, synteesiä ja toimintaa sekä pohdimme niiden merkitystä kliiniselle käytännölle.

Rakenne

Lysosomit ovat solujen sisällä esiintyviä happamia kalvoon sidottuja organelleja, jotka ovat tavallisesti noin 1 mikrometrin pituisia. Lysosomit sisältävät lukuisia hydrolyyttisiä entsyymejä, jotka katalysoivat hydrolyysireaktioita.

Lysosomia ympäröivä kalvo on elintärkeä sen varmistamiseksi, etteivät nämä entsyymit pääse vuotamaan ulos sytoplasmaan ja vahingoita solua sisältäpäin. Lysosomin happaman pH:n ylläpitämiseksi protonit kulkeutuvat aktiivisesti organelliin lysosomaalisen kalvon läpi.

Synteesi

Lysosomi ja sen sisällä olevat entsyymit syntetisoidaan erikseen. Lysosomaaliset proteiinit muodostuvat samalla tavalla kuin muutkin proteiinit. Ensimmäinen vaihe on mRNA-juosteen tuotannon aloittaminen asiaankuuluvista DNA-segmenteistä. MRNA-juosteet siirtyvät karkeaan endoplasmiseen retikulumiin, jossa ribosomit rakentavat hydrolyyttiset entsyymit.

Tärkeää on, että ne merkitään mannoosi-6-fosfaatilla Golgin laitteessa, jotta ne voidaan kohdistaa lysosomiin. Tämän seurauksena näitä entsyymejä sisältävät vesikkelit irtoavat Golgin laitteesta. Kaksi entsyymiä vastaa mannoosi-6-fosfaattimerkin kiinnittämisestä: N-asetyyliglukosamiinifosfotransferaasi ja N-asetyyliglukosamiinifosfoglykosidaasi.

Tämä vesikkeli, joka on nyt sytoplasmassa, sitoutuu sitten myöhäiseen endosomiin, joka on toinen hapan, kalvoon sidottu organelli. Myöhäisellä endosomilla on kalvonsa sisällä protonipumput, jotka pitävät sen sisäisen ympäristön happamana. Alhainen pH aiheuttaa proteiinin dissosioitumisen mannoosi-6-fosfaattireseptorista. Tämä reseptori voidaan sitten kierrättää takaisin Golgin laitteeseen.

Fosfaattiryhmä poistetaan myös mannoosi-6-fosfaattimerkistä, jotta koko proteiini ei palaisi takaisin Golgin laitteeseen. Myöhäinen endosomi voi lopulta kypsyä lysosomiksi, kun se on saanut entsyymit Golgin laitteesta.

Kuva 1 – Kaavio endomembraanijärjestelmästä

Toiminta

Lysosomin sisältämät hydrolyyttiset entsyymit mahdollistavat vieraiden partikkelien tuhoamisen. Lysosomeilla on tärkeä rooli fagosytoosissa. Kun makrofagit fagosytoivat vieraita partikkeleita, ne pitävät ne fagosomin sisällä. Tämän jälkeen fagosomi sitoutuu lysosomin kanssa muodostaen fagolysosomin.

Nämä entsyymit ovat kriittisiä hapesta riippumattomissa tappomekanismeissa. Lysosomit auttavat myös puolustautumaan patogeenien pääsyä vastaan endosytoosin kautta hajottamalla patogeenejä ennen kuin ne pääsevät sytoplasmaan.

Kuva 2 – Lysosomin rooli fagosytoosissa

Kliininen merkitys

I-solusairaus

Tämä johtuu geneettisistä vioista N-asetyyliglukosamiinifosfotransferaasientsyymissä. Tämä entsyymi on elintärkeä mannoosi-6-fosfaatin lisäämisessä lysosomiin kohdistuviin proteiineihin. Tämä johtaa siihen, että lysosomaaliset entsyymit eivät kohdistu asianmukaisesti. Tämän seurauksena merkittäviä määriä löytyy sekä virtsasta että verenkierrosta.

Lysosomaaliset varastosairaudet

Nämä ovat ryhmä geneettisiä sairauksia, jotka vaikuttavat lysosomeihin. Oireet, oireet ja potilasdemografia vaihtelevat suuresti. Luokituksia on useita; yleisin näistä tiloista on Gaucherin tauti. Sen aiheuttaa beetaglukoserebrosidaasin puutos. Tätä entsyymiä tarvitaan glukoserebrosidin hajottamiseen. Ilman tätä entsyymiä glukoserebrosidi pystyy kertymään soluihin, mikä voi vahingoittaa niitä. Oireita ovat hepatosplenomegalia ja anemia.