10. lyzozomy, peoxizomy
Lysozomy a peroxisomy – jsou strukturně jednoduché kompartmenty všech
eukaryontních buněk. Funkčním ekvivalentem lyzosomů u buněk rostlin a hub jsou
vakuoly a glyoxysomy jako ekvivalenty peroxisomů živočišných buněk. Obecnou
funkcí všech těchto organel jsou katabolické biochemické procesy.
Lysozomy – byly poprvé
biochemicky prokázány kolem 50. let a o 10 let později identifikovány
v elektronovém mikroskopu jako membránové struktury. Lysozomy jsou
kompartmentem obsahujícím asi 40 hydrolytických enzymů (proteázy, nukleázy,
lipázy, fosfolipázy, fosfatázy, sulfatázy atd.) s optimem pH kolem 5 (jde
o kyselé hydrolázy). Biomembrána lysozomů má specifické permeační
charakteristiky, obsahuje ATPázu, která transportuje H+ do lumina
(tím udržují nízké pH) a musí obsahovat i rekogniční proteiny, určující,
s jakými jinými membránovými kompartmenty mohou lysozomy fúzovat. Lysozomy
před fúzí označujeme jako lysozomy primární, po fúzi s nějakým jiným
kompartmentem jako lysozomy sekundární. Terciární lysozomy obsahují zbytky
materiálu, který už nejde rozložit (lipofuscin). Primární lysozomy vznikají
odštěpením z cisteren Golgiho aparátu na jeho trans straně (nejprve jako
měchýřky s clathrinem, který se později rozpouští). Enzymy lyzosomů jsou
však syntezovány a také glykosylovány v drsném ER. Za specifickou
akumulaci enzymů do lysozomů je patrně zodpovědná jejich modifikace zbytky
fosforylované manózy. Základní funkcí lysozomů je rozkládat pro buňku
nepotřebné látky, jsou lytickým kompartmentem. Substráty, jež mají být
rozloženy, jsou však zpravidla obsaženy v jiných membránových
kompartmentech. Proto primární lysozomy fúzí s nimi splývají. Vytvářejí se
tak sekundární lysozomy, ve kterých pak probíhá vlastní hydrolytický rozklad.
Některé z těchto sekundárních lysozomů mají své vlastní názvy, např.
trávicí vakuoly vznikají fúzí lysozomů s měchýřkem odštěpeným
z plazmatické membrány, který uzavírá fagocytovanou částečku.
Multivesikulární tělíska, který vznikají splýváním lysozomů
s endocytózovými měchýřky, autofagické vakuoly, ve kterých jsou rozkládány
vlastní membránové organely buňky. Produkty hydrolýzy mohou přecházet membránou
sekundárních lysozomů do cytoplazmy, kde jsou metabolicky reutilizovány, nebo
jsou exocytózou z buňky odstraňovány (např. sekreční vakuoly u prvoků). U
rostlinných buněk slouží vakuoly jako depo odpadních látek po celý život buněk.
Lysozomy realizují také programovanou smrt některých buněk v průběhu
embryogeneze, a to u těch tkání, které se pouze přechodně při vývinu embrya
objevují. Mutací některých genů kódujících lysozomální kyselé hydrolázy vznikají
poruchy ve funkci lysozomů. V sekundárních lyzozomech se pak produkty
nedokončené hydrolýzy hromadí. Nejčastěji jde o glykosaminoglykany
(mukopolysacharidy), glykoproteiny, glykogen, lipidy a glykolipidy. Hromadění
lysozomů pak způsobí poruchu ve funkci buňky. Nejznámější z tohoto druhu
chorob jsou mukopolysacharidózy. Při Hurlerově chorobě se hromadí
glykosaminoglykany v kostních buňkách (nejen v nich), což vede k
deformaci kostí (chybí enzym α-L-iduronidáza). Autofágie (kvalita organel,
cholesterol, přežívání, degradace), exocytóza (reparace membrán, metastázování,
fertilizace, remodelace), smrt (LMP – lysosomal membrane permeabilization)
Protonová
pumpa
(H+ ATPáza) – protein membrány lysosomů, který za spotřeby ATP
dostávají H+ ionty do lysosomu, kde udržují stálou hodnotu pH (4-5).
Choroby – deficience hydroláz,
asistující proteiny, aktivační proteiny, proteiny v intracelulárním
transportu, dědičné, fenotypicky heterogenní, léčba (ERT – enzyme replacement
therapy, transplantace hematopoetických kmenových buněk, genová terapie),
Tay-Sachs (nedostatek hydroláz, projevuje se v nervových buňkách mozku),
Pompeho choroba (defekt enzymu – kyselé alfa glykosidázy nebo transportního
proteinu, hromadění lysozomálního glykogenu v buňkách a tkáních),
Gaucherova choroba (defekt enzymu glukocerebrosidázy, hromadění molekul tuků
zvaných cerebrosidy v buňkách retikuloendoteliáního systému a vede ke
zvětšení jader a sleziny, poruchy kosterního systému), mucipolysacharidózy
Peroxisomy – jsou velmi variabilní
strukturou z hlediska obsahu enzymů. Nejčastější z nich je kataláza a
enzymy, které mohou přímo odnímat substrátu vodík za vzniku H2O2.
Kataláza pak peroxid štěpí a kyslík využívá k oxidaci řady látek (fenolů,
formaldehydu, alkoholů atd.). Některé jedovaté látky tak mohou být detoxikovány
(např. asi polovina etanolu přijatého do organismu je v jaterních buňkách
oxidována na acetaldehyd). Většina peroxisomů může také katalyzovat rozklad
mastných kyselin na acetyl CoA. Membrána peroxisomů vzniká odštěpením z membrány
hladkého ER. Jejich enzymy (u jaterních peroxisomů člověka oxidáza
D-aminokyselin, urátoxidáza a kataláza) jsou však syntezovány na
cytoplazmatických ribozomech. Prostřednictvím specifických rekogničních
proteinů se tedy tyto enzymy sekundárně dostávají do peroxisomálního
kompartmentu. Oxidace močových a aminokyselin, produkce cholesterolu a
plasmalogenů.
Adrenoleukodystrofie (ALD) – porucha
lipidového metabolismu projevující se neurologickou symptomatologií a symptomy
insuficience kůry nadledvin.
Žádné komentáře:
Okomentovat