Lysosome

Organisation d'une cellule animale eucaryote typique:
1. Nucléole (corps nucléaire)
2. Noyau de la cellule (noyau)
3. Ribosomes
4. Vésicule
5. ER rugueux (granuleux) (ergastoplasme)
6. Appareil de Golgi
7. Cytosquelette
8. Lisse (agranulaire ) ER
9. mitochondries
10. lysosome
11. cytoplasme (avec cytosol et cytosquelette )
12. peroxisomes
13. centrioles
14 membrane cellulaire

Les lysosomes (du grec λύσις , de la lyse «solution», et σῶμα sṓma «corps») sont des organites cellulaires dans les cellules eucaryotes . Ce sont des vésicules avec une valeur de pH acide entourées d'une simple biomembrane . Ils contiennent des enzymes digestives et sont en partie produits dans l'appareil de Golgi . La fonction des lysosomes est de décomposer les biopolymères en leurs monomères .

construction

Les lysosomes ont un diamètre de 0,1 à 1,1 μm. Ils contiennent de nombreuses enzymes hydrolysantes différentes telles que des protéases , des nucléases et des lipases pour la digestion intracellulaire du matériel . Ces enzymes sont utilisées pour l' hydrolyse des protéines , des polysaccharides , des acides nucléiques et des lipides , donc tous les grands groupes de macromolécules . Ceux-ci n'atteignent un niveau d'activité élevé que dans un environnement acide avec un pH de 4,5-5. Cela sert à protéger la cellule lorsqu'un lysosome se brise. Dans un tel cas, les enzymes seraient inactives dans l'environnement à pH neutre du cytosol . Ceci est un exemple de l'importance de la compartimentation au sein de la cellule. La faible valeur de pH dans les lysosomes est maintenue par la membrane du lysosome. Les lysosomes sont entourés d'une membrane avec une structure protéique spécifique. Une ATPase de type V transporte deux protons (2H ⁺ ) dans les lysosomes par molécule d' ATP . Les protéines membranaires sont fortement glycosylées à l'intérieur pour se protéger contre l'auto-digestion.

Émergence

Les enzymes hydrolytiques et la membrane du lysosome sont formées par des ribosomes sur le réticulum endoplasmique rugueux (granulaire) (rER) puis transportées vers l'appareil de Golgi . Les enzymes lysosomales sont triées dans l' appareil trans -Golgi et sont conditionnées de manière ciblée dans des vésicules et transportées vers les endosomes ultérieurs . Dans le cas des hydrolases, un signal spécifique est connu: des groupements mannose-6-phosphate (M6P) sur des oligosaccharides exclusivement couplés à l'azote . Cette modification a lieu dans l'appareil cis Golgi et est catalysée par deux enzymes: une phosphotransférase reconnaît qu'il s'agit d'une enzyme lysosomale et attache la N-acétylglucosamine -1-phosphate à un ou deux résidus de mannose ; la seconde enzyme coupe le résidu N-acétylglucosamine, avec lequel le marquage est effectué.

Dans l' appareil trans -Golgi, les résidus M6P sont reconnus par les récepteurs M6P intégrés à la membrane . Dans l'endosome tardif, les récepteurs M6P se séparent à nouveau de leurs ligands à pH 6 et sont recyclés.

Il existe également une voie de transport indépendante M6P dans les lysosomes, par ex. B. dans les protéines membranaires des lysosomes. Le mécanisme n'est pas connu.

Tâches

Lysosomes (Ly) en microscopie électronique à transmission

Les lysosomes digèrent le matériel non cellulaire (hétérophagie) mais aussi cellulaire (autophagie). Cela se produit également avec la mort cellulaire programmée .

Digestion de matières étrangères

Les lysosomes sont impliqués dans la digestion au niveau cellulaire de plusieurs manières . Par endocytose, les endosomes résultants fusionnent avec les lysosomes primaires pour former des lysosomes secondaires. Chez les protistes, cela s'appelle la vacuole alimentaire . Dans certains types de cellules, des fragments du matériel non cellulaire digéré dans le lysosome sont présentés à la surface cellulaire sous la forme de ce que l'on appelle des fragments d'antigène par les récepteurs MHC- II. Ce processus joue un rôle important dans le système immunitaire . Les macrophages sont un exemple de cellules humaines capables de cela .

Digestion du propre matériel de la cellule

Les lysosomes utilisent non seulement du matériel étranger à la cellule, mais également son propre matériel. C'est ce qu'on appelle l' autophagie . Ici, les organites ou des parties du cytosol sont décomposés et recyclés par les enzymes du lysosome. De cette manière, la cellule se renouvelle à l'aide des lysosomes Dans une cellule hépatique humaine, la moitié de toutes les macromolécules sont ainsi décomposées chaque semaine.

La mort cellulaire programmée

La mort cellulaire programmée ( apoptose ) par ses propres enzymes lysosomiques est une tâche importante des lysosomes. L'apoptose, par exemple, décompose la queue du têtard chez les amphibiens ou les pieds palmés entre les doigts de l' embryon humain .

Maladies avec atteinte lysosomale

Un défaut de la phosphotransférase conduit à une maladie dite de stockage lysosomale . Comme aucun marquage au mannose-6-phosphate ne peut avoir lieu, les enzymes lysosomales ne sont pas triées et atteignent la matrice extracellulaire de manière incontrôlée via la membrane plasmique ( maladie des cellules I , hérédité autosomique récessive). D'autres maladies du stockage lysosomal sont causées par des anomalies des hydrolases lysosomales. Cela conduit à une augmentation du matériel non dégradé dans les lysosomes (par exemple, la maladie de Hunter ). Il en résulte principalement des symptômes graves. Si LIPA mute, la maladie de Wolman survient . LIPA est la lipase acide lysosomale, qui est importante pour le métabolisme des premiers cholestérol et triglycérides .

Accumulation lysosomale de produits pharmaceutiques

Les bases faibles aux propriétés lipophiles ont tendance à s'accumuler dans les compartiments intracellulaires acides tels que les lysosomes. Alors que les membranes de plasma et de lysosome sont perméables aux formes neutres et non chargées de ces molécules, les formes chargées et protonées de bases faibles ne traversent pas les membranes et s'accumulent dans les lysosomes. Par rapport à la zone extracellulaire, une concentration 100 à 1000 fois plus élevée des bases faibles peut s'accumuler dans le lysosome. Ce mécanisme est appelé «lysosomotropie» ou «piégeage d'acide». L'accumulation de substances lysosomotropes peut être calculée à l'aide d'un modèle mathématique cellulaire.

De nombreux médicaments utilisés en clinique sont des bases faibles et s'accumulent dans les lysosomes. Cela peut expliquer diverses propriétés pharmacologiques de ces médicaments. La concentration tissulaire des médicaments lysosomotropes est bien supérieure à la concentration plasmatique; et la demi-vie dans les tissus est plus élevée que dans le plasma; Les exemples incluent l' halopéridol , la lévomépromazine ou l' amantadine . En plus de l'accumulation lysosomale, la lipophilie des substances et leur absorption dans les structures des tissus adipeux contribuent également aux concentrations tissulaires élevées et aux longues demi-vies tissulaires. Des enzymes lysosomales importantes, telles que la sphingomyélinase acide , peuvent être inhibées par des médicaments qui se sont accumulés de manière lysosomale. Ces substances sont appelées FIASMA . Cet acronyme est dérivé du terme anglais Functional Inhibitor of Acid SphingoMyelinAse ; ce groupe de substances comprend z. B. fluoxétine , sertraline ou amitriptyline .

Littérature

• Bruce Alberts et al: Biologie moléculaire de la cellule. 4e édition. Garland Science, New York 2002, ISBN 0-8153-4072-9 .
• Neil A. Campbell, Jane B. Reece: Biologie. 6e édition. Spectrum, Heidelberg 2003, ISBN 3-8274-1352-4 .

liens web

Wiktionnaire: Lysosome  - explications des significations, origines des mots, synonymes, traductions

Preuve individuelle

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