Лизосомы
Лизосомы
- клеточные органеллы образованные одним бислоем мембраны. В лизосомах происходит разрушение комплексов лиганд-рецептор
метаболизм холистерола
гидролазы разрушают белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты
Внутри лизосом поддерживается постоянный pH = 5, обеспечиваемый ATP-зависимой помпой, которая посредством антипорта Na
+
и H
+
закачивает H
+
внутрь лизосомы. pH поддерживается так же Cl-ионными каналами
Ферменты лизосом: рибонуклеаза, дезоксирибонуклеаза, фосфатаза, гликозидазы, арилсульфатазы (органические эфиры серной кислоты), коллагеназа, катепсины
Структура лизосомного фермента D катепсина с присоединенным сахаром включающим маннозу: PDB = 1LYA.
lgpA lgpB группа интегральных белков 100-120 кДа, сильно гликозилированы. Гликозилирование собственных мембранных белков предотвращает самопереваривание.
Белки лизосом синтезируются в ЭР, проходя транс-сеть АГ, образуют эндосомы которые сливаются
d=0,2-2мкм. деградация клеточных компонентов, ~40 гидролаз (нуклеазы, протеиназы, гликозидазы, липазы, фосфатазы, сульфатазы, фосфолипазы) с оптимумом pH~4,5-5 (в цитоплазме ~7-7,3) - протонные насосы - защита от деградации клетки
образуемые в ШЭР белки гликозилируются в АГ, терминальные маннозные остатки (Man) фосфорилируются по С-6, с образованием концевого остатка -
маннозо-6-фосфат
(Man-6-P). Рецепторы АГ узнают Man-6-P, происходит локальное накопление белков в АГ –
клатрин
– вырезает и транспортируют подходящие мембранные фрагменты в составе транспортных везикул к эндолизосомам. В эндолизосомах происходит понижение pH протонными насосами (H
+
-ATP-аза). Происходит диссоциация белков от рецепторов, отщепление фосфатной группы от Man-6-P. Man-6-P рецепторы используются вторично после рецикла – переносятся в АГ.
транс-Гольджи содержит
манноз 6-фосфатный рецептор связывающий фосфарилированную маннозу лизосомных ферментов,
направляя ферменты к транспортной везикуле.
Первичные лизосомы.
Аутофагия
– захват органеллы =
вторичные лизосомы
– процесс гидролитического расщепления |
остаточные тельца.
Гетероцитоз
– слияние лизосомы с эндосомами эндо- и фагоцитоза.
Мембранные элементы лизосом защищены от действия кислых гидролаз олигосахаридными участками, которые не узнаются ферментами, или мешают гидролазам взаимодействовать с ними.
оксидаза D-аминокислот
– окисляет D-аминокислоты до кетокислот.
Разрушение белков в лизосомах.
Цитоплазматические белки могут разрушаться в протеасомах (см. обзор
Протеасомы
) или в лизосомах. Разрушаемые белки имеют специфический участок узнаваемый шаперонами, которые связываясь с белком транспортируют его к рецепторам на мембране лизосомы. Белок расплетается шаперонами и проникает в канал, ведущий внутрь лизосомы, на другом конце которого протеаза разрезает белок на мелкие фрагменты. Активность такого пути заметно снижается в фибробластах и клетках печени старых крыс. Такое снижение способствует накоплению ненужных белков, нарушая различные клеточные процессы.
Автофагия
При длительном голодании клетка берет энергию и необходимые компаненты для своего выживания разрушая некоторые органеллы. В разрушении органелл участвуют лизосомы.
Органеллы образуемые из лизосом
В некоторых дифференцированных клетках лизосомы могут выполнять специфические функции, образуя дополнительные органеллы. Все
дополнительные функции связаны с секрецией веществ.
органеллы | клетки | функции |
меланосомы |
меланоциты, ретинальный пигментный эпителий |
образование, хранение и транспорт меланина |
тромбоцитные гранулы | тромбоциты, мегакариоциты | освобождение АТФ, АДФ, серотонина и кальция необходимых для свертывания крови |
ламеллярные тельца | эпителий легких типа II | хранение и секреция сурфактанта необходимого для работы легких |
лизирующие гранулы |
цитотоксические Т лимфоциты, NK клетки |
разрушение клеток инфицированных вирусом или опухолевы |
ГКГ класс II | антиген представленные клетки (дендритные клетки, В лимфоциты, макрофаги и др.) |
Изменение и представление антигенов для CD4+ T лимфоцитов для имунной регуляции |
базофильные гранулы | базофилы, mast клетки | запускают высвобождение гистаминов и других воспалительных стимулов |
азурофильные гранулы | нейтрофилы, эозинофилы | высвобождают микробицидные и воспалительные агенты |
остеокластные гранулы | остеокласты | разрушение костей |
тельца Вейбеля-Палладе | эндотелиальные клетки | созревание и регулируемый выброс фактора Виллебрандта в кровь |
а-гранулы тромбоцитов | Тромбоциты, мегакариоциты | выброс фибриногена и фактора Виллебрандта для адгезии тромбоцитов и свертывания крови |
Заболевания связанные с лизосомами
Tay-Sachs disease
Pompe's disease
chediak-Higashi синдром
Hermansky-Pudlak синдром
Griscelli синдром
Некоторые паразиты способны проникать в клетки через лизосомы.
Сокращения.
ЭР - эндоплазматический ретикулум
АГ - аппарат Гольджи