Βιολογία λυσοσωμάτων

Λυσόσωμα, υποκυτταρικά οργανίδια που βρίσκονται σχεδόν σε όλους τους τύπους ευκαρυωτικών κυττάρων (κύτταρα με σαφώς καθορισμένο πυρήνα) και που είναι υπεύθυνα για την πέψη μακρομορίων, παλαιών κυτταρικών τμημάτων και μικροοργανισμών. Κάθε λυσόσωμα περιβάλλεται από μια μεμβράνη που διατηρεί ένα όξινο περιβάλλον στο εσωτερικό μέσω μιας αντλίας πρωτονίων. Τα λυσοσώματα περιέχουν μια μεγάλη ποικιλία υδρολυτικών ενζύμων (όξινες υδρολάσες) που διασπώνται μακρομόρια όπως νουκλεϊκά οξέα, πρωτεΐνες και πολυσακχαρίτες. Αυτά τα ένζυμα είναι ενεργά μόνο στο όξινο εσωτερικό του λυσοσώματος. Η εξαρτώμενη από οξύ δραστικότητά τους προστατεύει το κύτταρο από αυτο-αποικοδόμηση σε περίπτωση διαρροής ή ρήξης λυσοσωμικών, καθώς το ρΗ του κυττάρου είναι ουδέτερο έως ελαφρώς αλκαλικό. Τα λυσοσώματα ανακαλύφθηκαν από τον Βέλγο κυτταρολόγο Christian René de Duve τη δεκαετία του 1950. (Ο De Duve τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ του 1974 για τη Φυσιολογία ή την Ιατρική για την ανακάλυψη λυσοσωμάτων και άλλων οργάνων γνωστών ως υπεροξυσώματα.)

κύτταρο: Το λυσόσωμα

Δυνητικά επικίνδυνα υδρολυτικά ένζυμα που λειτουργούν σε όξινες συνθήκες (pH 5) διαχωρίζονται στα λυσοσώματα για την προστασία των άλλων συστατικών

Τα λυσοσώματα προέρχονται από την απομάκρυνση από τη μεμβράνη του δικτύου trans-Golgi, μια περιοχή του συμπλόκου Golgi που είναι υπεύθυνη για τη διαλογή των πρόσφατα συντεθειμένων πρωτεϊνών, οι οποίες μπορούν να χαρακτηριστούν για χρήση σε λυσοσώματα, ενδοσώματα ή στη μεμβράνη του πλάσματος. Τα λυσοσώματα στη συνέχεια συντήκονται με κυστίδια μεμβράνης που προέρχονται από μία από τις τρεις οδούς: ενδοκύτωση, αυτοφαγοκυττάρωση και φαγοκυττάρωση. Στην ενδοκυττάρωση, εξωκυτταρικά μακρομόρια λαμβάνονται στο κύτταρο για να σχηματίσουν κυστίδια που συνδέονται με μεμβράνη που ονομάζονται ενδοσώματα που συγχωνεύονται με λυσοσώματα. Η αυτοφαγοκυττάρωση είναι η διαδικασία με την οποία τα παλιά οργανίδια και τα δυσλειτουργικά κυτταρικά μέρη αφαιρούνται από ένα κύτταρο. τυλίγονται από εσωτερικές μεμβράνες που στη συνέχεια συντήκονται με λυσοσώματα. Η φαγοκυττάρωση πραγματοποιείται από εξειδικευμένα κύτταρα (π.χ. μακροφάγα) που καταπλέουν μεγάλα εξωκυτταρικά σωματίδια, όπως νεκρά κύτταρα ή ξένους εισβολείς (π.χ. βακτήρια), και στοχεύουν σε λυσοσωμική αποδόμηση. Πολλά από τα προϊόντα της λυσοσωμικής πέψης, όπως αμινοξέα και νουκλεοτίδια, ανακυκλώνονται πίσω στο κύτταρο για χρήση στη σύνθεση νέων κυτταρικών συστατικών.

Οι ασθένειες αποθήκευσης λυσοσωμάτων είναι γενετικές διαταραχές στις οποίες μια γενετική μετάλλαξη επηρεάζει τη δραστηριότητα μίας ή περισσοτέρων από τις όξινες υδρολάσες. Σε τέτοιες ασθένειες, ο φυσιολογικός μεταβολισμός συγκεκριμένων μακρομορίων εμποδίζεται και τα μακρομόρια συσσωρεύονται μέσα στα λυσοσώματα, προκαλώντας σοβαρή φυσιολογική βλάβη ή παραμόρφωση. Το σύνδρομο Hurler, το οποίο περιλαμβάνει ελάττωμα στον μεταβολισμό των βλεννοπολυσακχαριτών, είναι μια ασθένεια αποθήκευσης λυσοσωμάτων.