Τα λυσοσώματα είναι συνδεδεμένα με μεμβράνη οργανίδια που διαθέτουν διάφορους τύπους ένζυμα. Συμμετέχουν στην αποδόμηση πολλών βιομορίων. Ας δούμε αν έχει πρωτεΐνες.
Τα λυσοσώματα έχουν πρωτεΐνες στη δομή τους καθώς αποτελούν ένα σημαντικό μέρος των βιομορίων που διασπώνται στα λυσοσώματα. Αυτές οι πρωτεΐνες είναι συνήθως λανθασμένες πρωτεΐνες και κυκλικές πρωτεΐνες ή υπάρχουν ως δομικά συστατικά.
Ας συζητήσουμε τους τύπους πρωτεϊνών που βρίσκονται στα λυσοσώματα, τον τρόπο παραγωγής των πρωτεϊνών στα λυσοσώματα, τις λειτουργίες τους και ορισμένα άλλα σχετικά θέματα σε αυτό το άρθρο.
Ποιες είναι οι πρωτεΐνες που βρίσκονται στα λυσοσώματα;
Οι λυσοσωμικές πρωτεΐνες μπορούν να υπάρχουν με τη μορφή πρωτεϊνών μεμβράνης, ως ένζυμα που προκαλούν καταλυτικές αντιδράσεις και ως εκείνα που διασπώνται. Μερικοί τύποι λυσοσωμικών πρωτεϊνών παρατίθενται παρακάτω:
- Αντλίες πρωτονίων- Τα λυσοσωμικά ένζυμα μπορούν να λειτουργήσουν μόνο σε χαμηλό pH που διατηρείται από τις αντλίες πρωτονίων. Ένα χαμηλό pH εμποδίζει το οργανίδιο να αφομοιώσει το περιεχόμενο ενός κυττάρου, κατά λάθος. Σε περίπτωση τυχαίας απελευθέρωσης του λυσοσωμικού περιεχομένου, τα ένζυμα του γίνονται ανενεργά στο κυτταρόπλασμα καθώς έχει ουδέτερο pH.
- LAMPs- Οι LAMP ή οι μεμβρανικές πρωτεΐνες που σχετίζονται με το λυσόσωμα αποτελούν μέρος της λυσοσωμικής μεμβράνης. Είναι γλυκοπρωτεΐνες. Συμμετέχουν στη μεταφορά ενζύμων και λιπιδίων υδρολάσης, Φαγοκυττάρωση και αυτοφαγία.
- Ένζυμα- Τα λυσοσώματα είναι πλούσια σε διαφορετικούς τύπους ενζύμων που είναι βασικά πρωτεΐνες. Οι πρόδρομες ουσίες αυτών των ενζύμων βιοσυντίθενται στο ενδοπλασματικό δίκτυο το οποίο ακολουθείται από τις τροποποιήσεις και τη συσκευασία στο Συσκευές Golgi.
- Εσφαλμένα διπλωμένες πρωτεΐνες- Διαφορετικοί περιβαλλοντικοί παράγοντες και στοχαστικοί παράγοντες μπορεί να οδηγήσουν σε λάθος αναδίπλωση των πρωτεϊνών. Η συσσώρευση τέτοιων λανθασμένων πρωτεϊνών στο κύτταρο μπορεί να προκαλέσει διαταραχές.
- Κυκλικές πρωτεΐνες- Ορισμένες ρυθμιστικές πρωτεΐνες υφίστανται περιοδική ελεγχόμενη αποικοδόμηση. Ένα παράδειγμα είναι οι πρωτεΐνες κυκλίνης που υπάρχουν στα σημεία ελέγχου κατά τη διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης.
Πού παράγονται οι πρωτεΐνες του λυσοσώματος;
Τα λυσοσώματα προκαλούν αποικοδόμηση πρωτεϊνών για την παραγωγή αμινοξέων. Ας δούμε πού παράγονται οι πρωτεΐνες μέσα στα λυσοσώματα.
Οι πρωτεΐνες αποικοδομούνται και ανακυκλώνονται στον αυλό του λυσοσώματος. Ο αυλός των λυσοσωμάτων είναι πλούσιος σε όλα τα είδη ενζύμων. Ως εκ τούτου, αυτές οι ενζυμικές αντιδράσεις περιορίζονται στον αυλό του οργανιδίου. Τα αμινοξέα που παράγονται ως αποτέλεσμα μεταφέρονται στη συνέχεια στο κυτταρόπλασμα.
Πώς παράγονται οι πρωτεΐνες του λυσοσώματος;
Τα λυσοσώματα μπορούν να αποικοδομήσουν μια ποικιλία πρωτεϊνών. Ας συζητήσουμε τα βήματα που εμπλέκονται στη διαδικασία της αποδόμησης των λανθασμένων πρωτεϊνών και της παραγωγής των αμινοξέων.
- Αναγνώριση λανθασμένων πρωτεϊνών: Σε ορισμένες περιπτώσεις, πρωτεΐνες που περιέχουν μια συγκεκριμένη αλληλουχία αμινοξέων (λυσίνη, φαινυλαλανίνη, γλουταμικό οξύ, αργινίνη και γλουταμίνη) στοχεύονται από το λυσόσωμα για αποικοδόμηση.
- Μεταφορά λανθασμένων πρωτεϊνών: Οι λανθασμένα διπλωμένες πρωτεΐνες μεταφέρονται στα λυσοσώματα είτε με αυτοφαγία είτε με ενδοκυττάρωση.
- Αποικοδόμηση πρωτεϊνών: Καθεψίνες είναι υπεύθυνα για τη διάσπαση των πρωτεϊνών. Οι καθεψίνες είναι μια ομάδα λυσοσωμικών πρωτεϊνών που είναι ενεργές σε χαμηλό pH. Αποτελούν την πλειοψηφία των ενζύμων πρωτεάσης που υπάρχουν στα λυσοσώματα.
Πώς πηγαίνουν οι πρωτεΐνες στα λυσοσώματα;
Η μεταφορά πρωτεϊνών στα λυσοσώματα μπορεί να γίνει μέσω δομών που περικλείονται από τη μεμβράνη που διαθέτουν διαφορετικούς παράγοντες αναγνώρισης. Ας δούμε αναλυτικά.
Αυτοφαγία και ενδοκυττάρωση είναι οι τρόποι με τους οποίους οι κυτταροπλασματικές πρωτεΐνες μεταφέρονται στα λυσοσώματα. Η αυτοφαγία μπορεί να είναι τριών τύπων: CMA (αυτοφαγία που προκαλείται από συνοδό), μαρκοαυτοφαγία και μικροαυτοφαγία.
1. Αυτοφαγία που προκαλείται από συνοδό
Οι πρωτεΐνες στόχοι έχουν μια συγκεκριμένη αλληλουχία αμινοξέων που είναι η λυσίνη, η φαινυλαλανίνη, το γλουταμικό οξύ, η αργινίνη και η γλουταμίνη. Αυτή η ακολουθία εκτίθεται κατά την εσφαλμένη αναδίπλωση και στοχεύει στην υποβάθμιση. Οι LAMPs (ή οι μεμβρανικές πρωτεΐνες που σχετίζονται με το λυσόσωμα) δρουν ως υποδοχείς σε αυτό το μονοπάτι.
2. Μακροαυτοφαγία
Σε αυτό το μονοπάτι, διπλές μεμβρανώδεις δομές που ονομάζονται αυτοφαγοσώματα ενθυλακώνουν κυτταροπλασματικές πρωτεΐνες. Ας δούμε ποια βήματα περιλαμβάνονται σε αυτό.
- Ωμέγασωμα: Αυτές οι λιπιδικές διπλοστιβάδες δομές σχηματίζονται κατά την έναρξη της διαδικασίας. Έχουν μακρόστενο σχήμα.
- Φαγοφόρος: Τα ωμεγασώματα επιμηκύνονται και σχηματίζουν μια δομή σε σχήμα κυπέλλου που ονομάζεται φαγοφόρος. Αυτές οι δομές επιμηκύνονται περαιτέρω για να εγκλωβίσουν το φορτίο όπως η κακά διπλωμένη πρωτεΐνη.
- Αυτοφαγόσωμα: Όταν οι πρωτεΐνες εγκλωβίζονται μέσα στη μεμβράνη, σχηματίζουν αυτοφαγοσώματα που διαχωρίζουν το φορτίο από το κυτταρόπλασμα.
3. Μικροαυτοφαγία
Η μικροαυτοφαγία είναι ένας άλλος τύπος αυτοφαγίας που εμφανίζεται είτε σε λυσοσώματα είτε σε κενοτόπια. Αυτή η οδός περιλαμβάνει ενδοκυτταρική μη εκλεκτική αποικοδόμηση πρωτεϊνών και κυτταρικών οργανιδίων. Αυτή η οδός είναι κυρίως υπεύθυνη για τη διατήρηση της ομοιόστασης της μεμβράνης, του μεγέθους του οργανιδίου και της επιβίωσης του κυττάρου υπό έλλειψη αζώτου.
Τι κάνει το λυσόσωμα στις πρωτεΐνες;
Οι πρωτεΐνες μπορούν επίσης να υπάρχουν σε σύζευξη με άλλα βιομόρια. Περισσότερα από δύο ένζυμα μπορεί να χρειαστούν για την αποικοδόμηση. Ας συζητήσουμε τα διάφορα ένζυμα που εμπλέκονται σε αυτό.
- Πρωτεάσες καθεψίνης: Ένζυμα πεπτιδάσης που ανήκουν στην οικογένεια των καθεψινών, διασπούν πρωτεΐνες και λιποπρωτεΐνες χαμηλής πυκνότητας. Μεσολάβησαν επίσης σε ενδοκυττάρωση και μακροαυτοφαγία αρκετών ενζύμων. Μπορούν επίσης να συμμετέχουν σε διαδικασίες σηματοδότησης.
- Φωσφολιπάσες: Διασπούν τις λιποπρωτεΐνες που υπάρχουν κυρίως στις κυτταρικές και οργανικές μεμβράνες.
- Γλυκοζιδάσες: Γλυκογόνο που περιέχουν ενώσεις όπως γλυκοπρωτεΐνες, γλυκοζαμινογλυκάνες και γλυκοσφιγγολιπίδια, συνήθως διασπώνται με τη βοήθεια ενζύμων γλυκοσιδασών. Αυτά διασπούν τα υπολείμματα υδατανθράκων που υπάρχουν στα άκρα αυτών των πολυμερών.
- Λιπάσες λυσοσωμικού οξέος: Αυτές παίζουν κρίσιμο ρόλο στην ακεραιότητα της μεμβράνης, τη σηματοδότηση και τον ενεργειακό μεταβολισμό. Μεσολαβούν στην αποδόμηση των λιποπρωτεϊνών και των τριγλυκεριδίων σε ελεύθερη χοληστερόλη και λιπαρά οξέα αντίστοιχα.
- Σουλφατάσες: Αυτές οι εξελικτικά διατηρημένες οικογένειες ενζύμων είναι υπεύθυνες για τη διάσπαση των γλυκοζαμινογλυκανών. Μερικά παραδείγματα γλυκοζαμινογλυκανών είναι η ηπαρίνη, η θειική ηπαράνη, η θειική κερατάνη, τα σουλφολιπίδια και οι ορμόνες περιεκτών θείου.
- Νουκλεάσες: Αυτά τα ένζυμα μεσολαβούν στην υδρόλυση νουκλεϊκών οξέων όπως RNA (ριβονουκλεϊκά οξέα) και DNA (δεοξυριβονουκλεϊκά οξέα).
Λειτουργία των πρωτεϊνών στα λυσοσώματα;
Το λυσόσωμα περιέχει μια τεράστια ποικιλία πρωτεϊνών, καθεμία από τις οποίες έχει ποικίλη δομή και ακόμη πιο ποικίλες λειτουργίες. Ας συζητήσουμε μερικές από τις λειτουργίες τους.
- Μεμβρανικές πρωτεΐνες: Οι πρωτεΐνες που υπάρχουν στη μεμβράνη ρυθμίζουν την είσοδο και την έξοδο υλικών προς και από το λυσόσωμα. Ρυθμίζουν επίσης τη σύντηξη των φαγοσωμάτων με τη μεμβράνη.
- Αντλίες πρωτονίων: Είναι ενσωματωμένες στη μεμβράνη των λυσοσωμάτων και του επιτρέπουν να έχει όξινο pH αντλώντας ιόντα υδρογόνου. Το εξαιρετικά όξινο περιβάλλον του οργανιδίου επιτρέπει στα ένζυμα να ενεργοποιηθούν.
- Ένζυμα: Τα λυσοσώματα είναι μια αποθήκη διαφορετικών ενζύμων. Είναι υπεύθυνα για την αποικοδόμηση διαφορετικών μακρομορίων στα αντίστοιχα συστατικά τους.
Το λυσόσωμα παράγει πρωτεΐνες;
Τα λυσοσωμικά ένζυμα διασπούν τις πρωτεΐνες είτε επιλεκτικά είτε μη επιλεκτικά με τη σειρά
για την παραγωγή αμινοξέων που μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν από το κύτταρο.
Τα λυσοσώματα δεν παράγουν πρωτεΐνες αλλά τα δομικά στοιχεία τους, δηλαδή τα αμινοξέα. Συνήθως, το κύτταρο διασπά όλες τις πρωτεΐνες που μεταφέρονται σε αυτό και δεν απαιτείται πλέον από το κύτταρο. Όμως, όταν τα κύτταρα λιμοκτονούν, πραγματοποιούν επιλεκτική αποικοδόμηση των πρωτεϊνών για να παρέχουν στο κύτταρο αμινοξέα.
Συμπέρασμα
Η διάσπαση των πρωτεϊνών δεν είναι σημαντική μόνο για την ανακύκλωσή τους αλλά και για την αποτροπή της συσσώρευσής τους στα κύτταρα. Μελέτες έχουν προτείνει ότι η ικανότητα διάσπασης του
οι πρωτεΐνες μειώνονται με την ηλικία.
