Lizozomii

Christian DeDuve laureat al premiului Nobel 1974

Lizozomii Nucleaze Proteaze Glicozidaze Lipaze Fosfataze Sulfataze Fosfolipaze HIDROLAZE ACIDE

Membrana lizozomilor Componenţi membranari unici Proteine integrale unipas tip I – lgp A şi lgp B – extensiv glicozilate Sintetizaţi în RER şi transportaţi în aparatul Golgi pentru o glicozilare extensivă Pompă protonică membranară ATP- dependentă care schimbă Na+ cu H+ asigurând astfel un mediu optim pentru acţiunea hidrolazelor – pH 5 (pH-ul citoplasmei este 7,2)

Originea şi formarea lizozomilor Originea – aparatul Golgi Formarea – intersecţie între calea secretorie şi endocitoză

Biogeneza lizozomilor Sinteza enzimelor specifice în RER Primirea acestora în regiunea cis a aparatului Golgi şi ataşarea unui radical fosfat la reziduul de manoză - etichetare Manozo-6 fosfat – semnalul de sortare Enzima este transportată spre regiunea trans unde se leagă de un receptor specific Începe formarea unei vezicule care se acoperă cu clatrină şi care se va desprinde de ap. Golgi Pompa potonică a lizozomului duce la îndepărtarea grupării fosfat şi la disocierea hidrolazei de pe receptor, cu reciclarea receptorului inapoi în complexul Golgi.

Lizozomii Aparat Golgi Enzimă matură Veziculă transport Enzimă M6P legată de receptor Clatrină Lizozom primar Reciclare receptor

Lizozomii Hidrolază lizozomală Oligozaharide legate de N Manozo-6-P

Autofagia Materialul supus degradării are origine intracelulară Macroautofagia – turn over al organitelor - autofagozom Microautofagia – pinocitoza unor proteine citoplasmatice

Autoliza Distrugerea internă a întregii celule Este o parte a apoptozei (moarte celulară programată) Predomină în celulele care necesită resorbţie (în viaţa embrionară)

Heterofagia Implică endocitoza unor materiale extracelulare Fagocitoza – încorporare de particule străine (bacterii) – fagozomi ce vor fuziona cu lizozomii primari formănd lizozomi secundari Pinocitoza – înglobarea unor macromolecule aflate în soluţie – pinozomi ce vor fuziona şi ei cu lizozomii primari

Fagocitoză

Endocitoză

Crinofagia Digestia produşilor de secreţie în celulele endocrine Proces prin care celula îşi controlează calitatea şi cantitatea substanţelor secretate

Lizozomii LIZOZOM PRIMAR Autofagocitoză Exocitoză Pinocitoză Endocitoză mediată de receptori Fagocitoză Endozom Corp rezidual Lizozom secundar Lizozom secundar Lizozom secundar

Tipuri de lizozomi Există două tipuri de lizozozmi Primari Fără substrat digestiv Formaţi prin înmugurire din aparatul Golgi Aspect omogen - MET Secundari Formaţi prin fuziunea lizozomilor primari cu endozomii Forma activă,conţin enzima+substratul de digerat Aspect neomogen MET

Lizozomi primari

Lizozomi secundari

Corpii reziduali Apar în urma procesului de autofagie În urma epuizării echipamentului enzimatic lizozomal Lizozomi terţiari

Corp rezidual

Funcţiile lizozomilor Apărare Reînoire celulară Controlul activităţii de secreţie celulară Reglarea metabolismului celular al colesterolului

Boli lizozomale Produse de deficite enzimatice Caracterizate prin acumularea de polizaharide sau lipide în ţesuturile hepatice, musculare sau splenice Sindromul Hurler – absenţa enzimelor în aparatul Golgi Boala incluziilor celulare – enzime neetichetate în aparatul Golgi

Boli lizozomale Patologie (tezaurismoze): Boala Pompe – -glucozidaza Boala Niemann-Pick - sfingomielinaza Boala Gaucher – -glucozidaza

Peroxizomii

Descopriţi de Johannes Rhodin – 1954 şi denumiţi microbodies Christian DeDuve 1965 – peroxizomi –peroxide metabolizing organelles

Peroxizomii

Funcţiile peroxizomilor Producerea şi descompunerea peroxidului de hidrogen Oxidarea acizilor graşi – peste 24 de atomi de carbon Sinteza unor lipide – plasmalogeni, colesterol, acizi biliari

oxidaze RH 2 + O 2 R + H 2 O 2 Peroxizomii peroxidaze RH 2 + H 2 O 2 R+ 2H 2 O catalază 2H 2 O 2 2H 2 O + O 2

Peroxizomii Organite delimitate de o singură membrană Proteine membranare specifice - PMP 70 (peroxisome membrane protein 70 kDa) din familia transportorilor de proteine prin membrane

Peroxizomii Matricea peroxizomală Conţine peste 50 de enzime Catalaza reprezintă 40% din proteinele peroxizomului

Peroxizomii - MET

Peroxizomii

Aspect TEM

Peroxizomii Lazarov şi Fujiki – 1985 – modelul multiplicării autonome Cresc prin încorporare de proteine şi lipide. Se autoreplică Se împart în două după ce ating o anumită dimensiune

Importul PEX3 şi PEX16 Veziculă pre-peroxizomală 3 16 Peroxizom capabil de import de PMP Import de alte PMP-uri mediat de PEX19 Peroxizom capabil de import de proteine matriceale Peroxizom matur Import de proteine matriceale Diviziune peroxizomală mediată de PEX Diviziune peroxizomală mediată de PEX11

Biogeneza peroxizomilor Implicarea reticulului endoplasmic în generarea componentei lipdice Studii pe celule dendritice de şoarece – există Pex în regiuni bogate în reticul endoplasmic

Proteine de schimb fosfolipidic

Biogeneza peroxizomilor Toate proteinele peroxizomale sunt sintetizate în citosol pe ribozomii liberi La capătul C-terminal există un tripeptid cu rol de etichetă SKL (Ser-Lys-Leu) – este semnalul de import al proteinelor în peroxizomi - Peroxisomal targeting signal PTS1 şi PTS2 ( la capătul N-terminal) PTS este recunoscut de receptorii Pex (peroxine) proteine integrale– căi de import

Pex7 Proteine PTS2 Importul de proteine matriceale în peroxizom Pex7 Proteine PTS1 1. Legarea receptor-ligand Pex5 Pex7 Proteine PTS1 Proteine PTS2 Matrice Citosol Transportul la peroxizom 3. Andocarea receptorilor 4. Disociere şi translocare 5. Reciclarea receptorilor

Boli peroxizomale Produse prin absenţa unei singure enzime sau a unor peroxizomi malformaţi Patologie: Sindrom Zellweger (cerebro-hepato-renal)- absenţa peroxizomilor- acumulare de lipide în creier, hepatomegalie, chiste renale Adrenoleucodistrofia – Lorenzos oil – imposibilitatea de a metaboliza corespunzător acizii graşi, ducând la degradarea tecii de mielină a neuronilor – maladie X linkată