Lysosomer är sfäriska, membranbundna organeller som bildas av golgiapparaten. De innehåller hydrolytiska enzymer och fungerar således som en del av cellens återvinningssystem.
I den här artikeln kommer vi att titta på lysosomernas struktur, syntes och funktion, och vi kommer att överväga deras relevans för klinisk praxis.
Struktur
Lysosomerna är sura membranbundna organeller som finns i cellerna och som vanligen är cirka 1 mikrometer långa. Lysosomerna innehåller många hydrolytiska enzymer som katalyserar hydrolysereaktioner.
Membranet som omger lysosomen är viktigt för att se till att dessa enzymer inte läcker ut i cytoplasman och skadar cellen inifrån. För att upprätthålla lysosomens sura pH-värde transporteras protoner aktivt in i organellen genom det lysosomala membranet.
Syntes
Lysosomen och enzymerna i den syntetiseras separat. Lysosomala proteiner bildas på samma sätt som alla andra proteiner. Det första steget är initiering av produktionen av mRNA-strängen från relevanta DNA-segment. MRNA-strängarna fortsätter till det grova endoplasmatiska retikulumet, där ribosomerna konstruerar de hydrolytiska enzymerna.
Väsentligt är att dessa märks med mannose-6-fosfat i Golgiapparaten för att riktas till lysosomen. Som ett resultat av detta knoppas vesiklar som innehåller dessa enzymer av från Golgiapparaten. Två enzymer är ansvariga för att mannos-6-fosfat-tagget fästs: N-acetylglukosaminfosfotransferas och N-acetylglukosaminfosfoglykosidas.
Denna vesikel, som nu befinner sig i cytoplasman, binder sedan till en sen endosom som är en annan sur, membranbunden organell. Den sena endosomen har protonpumpar i sitt membran som håller dess inre miljö sur. Det låga pH-värdet leder till att proteinet dissocieras från mannos-6-fosfatreceptorn. Denna receptor kan sedan återföras tillbaka till Golgiapparaten.
Fosfatgruppen avlägsnas också från mannos-6-fosfatmärket för att förhindra att hela proteinet återförs till Golgiapparaten. Den sena endosomen kan så småningom mogna till en lysosom, efter att den har fått enzymerna från Golgiapparaten.
Figur 1 – Diagram över endomembransystemetFunktion
De hydrolytiska enzymer som finns i lysosomen gör att främmande partiklar kan förstöras. Lysosomerna spelar en viktig roll vid fagocytos. När makrofager fagocyterar främmande partiklar innehåller de dem i en fagosom. Fagosomen binder sedan till en lysosom för att bilda en fagolysosom.
Dessa enzymer är kritiska i syreoberoende avdödningsmekanismer. Lysosomerna hjälper också till att försvara sig mot att patogener kommer in via endocytos genom att de bryter ner patogener innan de når cytoplasman.
Figur 2 – Lysosomens roll i fagocytosKlinisk relevans
I-cellsjukdom
Detta orsakas av genetiska defekter i enzymet N-acetylglukosaminfosfotransferas. Detta enzym är avgörande för tillsättningen av mannos-6-fosfat till lysosomrelaterade proteiner. Detta leder till att lysosomala enzymer inte är korrekt riktade. Som ett resultat av detta hittas betydande mängder i både urin och blodströmmen.
Lysosomal lagringssjukdom
Dessa är en grupp genetiska tillstånd som påverkar lysosomerna. Tillstånden varierar kraftigt i tecken, symtom och patientens demografi. Det finns flera klassificeringar; den vanligaste av dessa tillstånd är Gauchers sjukdom. Det orsakas av en brist på beta-glukocerebrosidas. Detta enzym krävs för att bryta ner glukokerebrosid. Utan detta enzym kan glukokerebrosiden ansamlas i cellerna, vilket kan skada dem. Symtom är bland annat hepatosplenomegali och anemi.