Tema 7 - Lisosomes PDF

Preview

Summary

Download Tema 7 - Lisosomes PDF

Description

Tema%7%-%Lisosomes% Els$lisosomes$s’encarreguen$de$degradar$molècules$i$proteïnes$que$li$arriben$per$diferents$vies:$$ •

Per$endocitosi.$La$digestió$hidrolítica$de$les$molècules$endocitades$ comença$a$l‟interior$dels$endosomes$tardans,$on$el$pH$és$mitjanament$ àcid$(6),$i$a$partir$dels$quals$es$formen$els$lisosomes.$Encara$que$no$està$ gaire$clar$com$passa$aquest$canvi,$sabem$que$durant$el$procés$la$ membrana$de$l’endosoma$perd$algunes$molècules$i$es$produeix$una$ disminució$del$pH$intern.$$ $

•

Per$autofagia,$un$procés$que$permet$destruir$parts$obsoletes$de$la$pròpia$ cèl·lula.$L’orgànul$que$ha$de$ser$degradat$queda$envoltat$per$una$doble$ membrana$que$prove$de$l’ER$i$es$genera$un$autofagosoma,$que$funciona$ com$un$lisosoma.$$ $

•

Per$fagocitosi.$Aquesta$ruta$només$té$lloc$en$cèl·lules$especialitzades$en$aquest$procés,$en$el$que$les$ cèl·lules$ingereixen$grans$partícules$i$formen$un$fagosoma,$que$es$transforma$en$un$lisosoma.$$

$ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $

Una$dada$interesant$es$que$els$mitocondris,$igual$que$les$cèl·lules,$tenen$una$vida$mitja.$En$el$cas$dels$ mitocondris$dels$hepatòcits$o$cèl·lules$del$fetge,$la$seva$vida$mitjana$es$de$10$dies.$Això$vol$dir$que$els$ mitocondris$s’han$d’anar$renovant$i$els$mitocondris$vells$s’han$d’eliminat.$Aquests$mitocondris$es$degraden$per$ processos$d’autofagia.$ Un$altre$exemple$es$que$quan$injectem$fernobarbital$a$unes$rates,$aquest$producte$s’ha$d’eliminar,$ja$que$es$tòxic.$ L’organ$encarregat$de$detoxificar$es$el$fetge,$i$les$proteïnes$implicades$son$les$de$la$família$P450$que$es$troben$al$ reticle$endoplasmàtic$llis.$Per$tant,$quan$s’ha$de$detoxificar,$augmenta$la$proporció$de$reticle$endoplasmàtic$llis.$ Quan$ja$s’ha$generat$l’efecte$detoxificador$ja$no$es$necessita$tan$REllis$i$s’ha$d’eliminar$per$processos$d’autofagia.$ De$fet,$l’autofagia$es$pot$induir$depenent$de$les$condicions.$Quan$una$cèl·lula$es$troba$en$dejú,$ha$d’obtenir$certs$ nutrients$o$molècules$per$mantenirse$viva.$Llavors$el$que$fa$es,$per$processos$d’autofagia,$ingereix$parts$de$la$ mateixa$cèl·lula.$ $

Característiques$bioquímiques$i$morfològiques$dels$lisosomes$ Els$lisosomes,$per$tal$de$dur$a$terme$les$funcions$de$degradació$que$realitzen,$ necessiten$disposar$d’un$conjunt$d’enzims$hidrolítics$nucleases,$proteases,$ fosfolipases...$ Aquests$enzims$tenen$la$peculiaritat$d’anomenar-se$hidrolases$àcides$perquè$ funcionen$a$pH$acid,$son$100%$actius$a$pH$molt$baixos$(pH$al$voltant$de$5).$El$ citosol$està$protegit$contra$l‟atac$del$seu$propi$sistema$digestiu$de$dues$ maneres:$la$membrana$dels$lisosomes$en$manté$els$enzims$allunyats$i$la$ dependència$àcida$d‟aquests$fa$que$no$actuin$al$citosol$en$cas$de$fuga$ (perquè$el$pH$citosòlic$és$7.2)."" El$pH$es$regula$gracies$a$les$bombes$de$protons$que$es$troben$en$els$diferents$ compartiments.$Això$garanteix$que$el$pH$mes$acid$es$trobi$al$final$de$la$ruta$ hidrolítica,$es$a$dir,$en$els$lisosomes."$ A$la$membrana$dels$lisosomes$hi$ha$d’haver$proteïnes$transportadores.$Per$exemple,$quan$la$partícula$LDL$arriba$ als$lisosomes$i$s’hidrolitza,$s’ha$d’alliberar$el$colesterol$i$precisament$aquestes$proteïnes$faciliten$la$seva$sortida$ cap$al$citosplasma.$Per$tant,$els$lisosomes$han$d’estar$envoltats$de$transportadors$que$faciliten$la$sortida$de$ sucres,$aminoàcids,$etc.$Aquestes$proteïnes,$com$es$troben$en$un$medi$acid$han$d’estar$fortament$glicosilades$per$ evitar$que$puguin$ser$hidrolitzades.$ Una$tecnica$per$observar$els$lisosomes$consisteix$en$incubar$les$cèl·lules$en$citrat$de$plom$que,$gracies$a$la$ fosfatasa$acida$que$es$troben$en$els$lisosomes$formara$un$precipitat$de$citrat$de$plom$que$es$electrodens$i,$per$ tant,$no$deixa$passar$el$feix$d’electrons$i$el$que$observarem$serà$una$taca$fosca.$ Els$lisosomes$son$molt$variables,$molt$heterogenis$i$es$troben$per$tota$la$cèl·lula.$"Aquesta$diversitat$explica$ l’àmplia$varietat$de$funcions$digestives$mediades$per$les$hidrolases$àcides,$com$la$digestió$de$desfets$intra$i$ extracel·lulars,$la$digestió$de$microorganismes$fagocitats$i$fins$i$tot$la$nutrició$cel·lular.$A$vegades$els$lisosomes$ són$considerats$com$una$col·lecció$d’orgànuls$diferents$amb$la$característica$comuna$de$l‟elevat$contingut$ d’enzims$hidrolítics$que$contenen$a$l’interior.$ Selecció$en$el$TGN$de$proteïnes$destinades$als$lisosomes.$Senyal$M6P$ Els$enzims$dels$lisosomes$o$hidrolases$acides$es$sintetitzen$al$reticle$endoplasmàtic$i$viatgen$en$la$via$sinteticosecretora$fins$la$xarxa$trans-golgi$o$TGN.$Aquests$enzims$han$de$ser$reconeguts$per$tal$de$ser$seleccionats,$ empaquetats$i$enviats$cap$als$endosomes$perquè$arribin$cap$als$lisosomes.$Els$lisosomes$tenen$una$senyal$que$es$ reconeguda$per$un$receptor:$la$manosa%6-fosfat%(M6P)%i$el$receptor$que$reconeix$aquesta$senyal$es$el$receptor$ de$manosa$6-fosfat.$ $ $ $ $ $ $ $ $

L’enzim$que$ha$incorporat$un$fosfat$a$la$posició$6$de$la$manosa$es$reconegut$per$un$receptor$específic$que$ transportara$l’enzim$a$una$regió$especifica$del$TGN$on$es$formaran$les$vesícules.$ Els$receptors$de$M6P$tenen$a$la$seva$cua$citosòlica$la$proteïna$adaptadora$o$adaptina%AP1.$Aquesta$proteïna$fa$ de$pont$entre$la$cua$citosòlica$del$receptor$i$la$clatrina.$Quan$la$f$vesícula$es$fusiona$amb$l’early$endosoma,$on$el$ pH$es$acid,$es$dissocia$el$fosfat$de$la$manosa$i$el$receptor$M6P$es$recicla.$Dels$endosomes$primerencs,$l’enzim$ passarà$als$endosomes$tardans$i$posteriorment$als$lisosomes.$Ara$bé,$el$receptor$de$M6P$el$que$fa$es$reciclar-se$ de$nou$cap$a$la$xarxa$trans-Golgi$aa$traves$d’unes$vesícules$que$es$formen$gracies$a$un$complex$que$s’anomena$ retròmer.$El$retromer$es$un$complex$format$per$diferents$proteïnes$que$permet$la$formació$de$vesícules$ (budding)$ $ $ $ $ $ $ $ $ $ $ Incorporació$de$M6P$a$les$hidrolases$lisosmals$ Es$un$procés$seqüencial$en$el$que$intervenen$dos$enzims$i$que$es$dona$en$l’Aparell$de$Golgi.$ El$primer$enzim$que$intervé$el$trobem$sobretot$a$la$cara$cis$de$l’Aparell$de$Golgi$i$es$l’N-Acetilglucosamina% fosfotransferasa,$que$el$que$fa$es$reconèixer$els$enxims$lisosomals$i$aleshores$incopora$un$fosfat$en$la$posició$6$ de$les$manoses.$Quan$aquest$enzim$lisosomal$arriba$a$les$cisternes$trans$del$Golgi$(TGN),$existeix$un$altre$enzim,$ una$ribulasa$que$el$que$fa$es$eliminar$el$sucre$(la$glucosamina)$i$ja$queda$la$proteïna$amb$la$seva$sequencia$ senyal$per$tal$que$pugui$ser$reconeguda$pel$receptor.$ $ $ $ $ $ $ $ $ $

Altres$aspectes$relacionats$amb$els$lisosomes$ Els$lisosomes,$en$determinades$condicions$fisiològiques,$es$poden$fusionar$amb$la$membrana$i$alliberar$el$seu$ contingut$a$l’exterior,$es$a$dir,$poden$estar$involucrats$en$processos$d’exocitosi.$Aquest$procés$també$es$pot$ anomenar$defecació.% Exemple.$Els$melanosomes$$son$lisosomes$que$contenen$el$pigment$de$la$pell,$la$melanina,$i$es$formen$als$ melanòcits.$Aquests$melanosomes$es$fusionaran$a$la$membrana$dels$melanòcits$i$alliberaran$els$pigments.$El$ pigment$es$capturat$pels$queratinocits$i$això$es$el$que$donara$la$coloració$a$la$nostra$pell.$ Un$altre$exemple$es$la$reacció$acrosòmica,$que$es$dona$quan$un$espermatozou$contacta$amb$un$ovul.$En$aquell$ moment$s’activen$processos$d’exocitosi$en$aquella$zona$per$alliberar$aquells$enzims$que$permetran$fer$un$porus$ per$on$entrara$el$material$del$espermatozoide.$ Malalties$lisosòmiques"(relacionades$amb$els$processos$que$es$donen$en$els$lisosomes)$ -

Cumul%lisosomic:%$causada$per$un$enzim$que$ha$de$degradar$una$certa$proteïna$pero$esta$defectuós$i$no$ ho$fa,$llavors$aquest$producte$s’acumula$$è$Individus$que$pateixen$Tay%Sachs,%que$no$els$funciona$ correctament$l’enzim$encarregat$d’hidrolitzar$els$gangliòsids.$Els$gangliòsids$s’acumulen$i$unes$celules$ que$son$molt$sensibles$a$aquesta$acumulació$son$les%neurones,%les%cèl·lules%nervioses.%Per$tant$son$gent$ que$pateix$problemes$neurològics$Aquest$mal$funcionament$és$degut$a$mutacions$genètiques$(ex.$ malaltia$de$Tay-Sanchs,$de$Gaucher...)!

-

Malalties%per%autòlisi%de%lisosomes:%Quan$un$lisosoma$es$trenca,$el$seu$contingut,$amb$un$pH$àcid,$ queda$al$citosol$que$té$un$pH$de$7.2$que$inactiva$els$enzims$i$evita$la$degradació$de$la$cèl·lula.$Però$si$es$ produeix$un$trencament$massiu,$la$cèl·lula$és$incapaç$de$restablir$el$pH$i$els$enzims$romanen$actius$al$ citosol,$degradant$la$cèl·lula$i,$quan$es$produeix$la$lisi$de$la$membrana$plasmàtica$es$degrada$la$matriu$ extracel·lular$i$produeix$inflamacions.$$ (ex.$artritis$reumatoide,$la$silicosi,$la$gota$(acumulació$àcid$úric$a$les$articulacions).%

Cèl·lules%de%vegetals%i%fongs:%vacuoles% Les$vacuoles$de$les$cèl·lules$vegetals,$fongs,$son$l’equivalent$als$lisosomes$de$les$cèl·lules$animals$perquè$tenen$ aquesta$funció$de$degradar$el$material$que$li$arriba.$Però,$a$mes$de$la$funció%de%degradació%i%hidrolitzar% molècules,$les$vacuoles$tenen$altres$funcions:$ -

Reservori%de%nutrients:$es$poden$acumular$nutrients$que$seran$necessaris$en$algun$moment.$Per$ exemple,$les$llavors$acumulen$els$nutrients$en$vacuoles$que$utilitzen$per$quan$germini.$ Reservori%de%toxines% Reservori%de%pigments:$acumulen$nutrients$pigments$que$donen$la$coloració$ Control%del%volum%cel·lular,%turgència$è$processos$d’osmosi$

Si$entra$aigua$a$les$vacuoles,$aquestes$augmentaran$de$volum$i$viceversa.$L’aigua$entrarà$o$sortirà$de$les$vacuoles$ segons$augmenti$o$disminueixi$la$concentració.$Les$vacuoles$tenen$bombes$de$protons$i$per$tant,$poden$regular$el$ pH$de$la$cèl·lula.$$ $ $ $ $ $ $...