I lisosomi sono organelli sferici, legati alla membrana, generati dall’apparato di Golgi. Contengono enzimi idrolitici, e quindi funzionano come parte del sistema di riciclaggio della cellula.
In questo articolo, vedremo la struttura, la sintesi e la funzione dei lisosomi, e considereremo la loro rilevanza per la pratica clinica.
Struttura
I lisosomi sono organelli acidi legati alla membrana che si trovano all’interno delle cellule, di solito circa 1 micrometro di lunghezza. I lisosomi contengono numerosi enzimi idrolitici che catalizzano le reazioni di idrolisi.
La membrana che circonda il lisosoma è vitale per assicurare che questi enzimi non escano nel citoplasma e danneggino la cellula dall’interno. Per mantenere il pH acido del lisosoma, i protoni sono attivamente trasportati nell’organello attraverso la membrana lisosomiale.
Sintesi
Il lisosoma e gli enzimi al suo interno sono sintetizzati separatamente. Le proteine lisosomiali si formano nello stesso modo di qualsiasi altra proteina. Il primo passo è l’avvio della produzione di filamenti di mRNA da segmenti di DNA rilevanti. I filamenti di mRNA procedono verso il reticolo endoplasmatico ruvido, dove i ribosomi costruiscono gli enzimi idrolitici.
Importante, questi sono marcati con mannosio-6-fosfato nell’apparato di Golgi per indirizzarli al lisosoma. Di conseguenza, le vescicole contenenti questi enzimi si staccano dall’apparato di Golgi. Due enzimi sono responsabili dell’attaccamento del tag mannosio-6-fosfato: N-acetilglucosamina fosfotransferasi e N-acetilglucosamina fosfoglicosidasi.
Questa vescicola, ora nel citoplasma, si lega con un endosoma tardivo che è un altro organello acido legato alla membrana. L’endosoma tardivo ha pompe protoniche all’interno della sua membrana che mantengono il suo ambiente interno acido. Il basso pH causa la dissociazione della proteina dal recettore del mannosio-6-fosfato. Questo recettore può quindi essere riciclato di nuovo all’apparato del Golgi.
Il gruppo fosfato viene anche rimosso dal tag mannosio-6-fosfato, per evitare che l’intera proteina ritorni all’apparato del Golgi. L’endosoma tardivo può infine maturare in un lisosoma, dopo aver ricevuto gli enzimi dall’apparato del Golgi.
Figura 1 – Schema del sistema endomembranaFunzione
Gli enzimi idrolitici contenuti nel lisosoma permettono la distruzione di particelle estranee. I lisosomi svolgono un ruolo importante nella fagocitosi. Quando i macrofagi fagocitano particelle estranee, le contengono all’interno di un fagosoma. Il fagosoma si legherà poi con un lisosoma per formare un fagolisosoma.
Questi enzimi sono fondamentali nei meccanismi di uccisione indipendenti dall’ossigeno. I lisosomi aiutano anche a difendersi dall’ingresso degli agenti patogeni attraverso l’endocitosi, degradando gli agenti patogeni prima che raggiungano il citoplasma.
Figura 2 – Il ruolo del lisosoma nella fagocitosiRilevanza clinica
La malattia delle cellule I
È causata da difetti genetici nell’enzima N-acetilglucosamina fosfotransferasi. Questo enzima è vitale per l’aggiunta di mannosio-6-fosfato alle proteine del lisosoma. Questo fa sì che gli enzimi lisosomiali non siano correttamente mirati. Come risultato, quantità significative si trovano sia nelle urine che nel flusso sanguigno.
Malattia da accumulo lisosomiale
Sono un gruppo di condizioni genetiche che colpiscono i lisosomi. Le condizioni variano ampiamente in segni, sintomi e demografia del paziente. Ci sono diverse classificazioni; la più comune di queste condizioni è la malattia di Gaucher. È causata da una carenza della beta-glucocerebrosidasi. Questo enzima è necessario per scomporre il glucocerebroside. Senza questo enzima, il glucocerebroside è in grado di accumularsi all’interno delle cellule, il che può danneggiarle. I sintomi includono epatosplenomegalia e anemia.