Glycosom

Glycosome ( eng.  Glycosome ) - en organel omgivet af en membran og indeholder enzymer af glykolyse . Udtrykket blev introduceret af Scott og Still i 1968, da de viste, at glykogenet i cellen ikke er et statisk, men et dynamisk molekyle [1] . Glycosom er til stede i flere typer protister , nemlig i en række repræsentanter for kinetoplastid -klassen (Kinetoplastea), blandt hvilke der er forårsagende stoffer til menneskelige sygdomme såsom sovesyge , Chagas sygdom og leishmaniasis . Organellen er omgivet af en enkelt membran og indeholder en tæt proteinmatrix . Det menes at stamme fra peroxisomet [2] . Dette synspunkt blev bekræftet af værker om Leishmanias genetik ( Leishmania ) [3] . I øjeblikket udvikles lægemidler, der virker på glykosomernes funktion.

Udtrykket "glykosom" refererer også til de glykogenholdige strukturer, der findes i hepatocytter og er nødvendige for lagring af sukker , men disse strukturer er ikke omgivet af en membran [4] .

Strukturen af ​​glykosomer i hepatocytter

Glycosomer består af glykogen og proteiner. Proteiner er hovedsageligt repræsenteret af enzymer involveret i metabolismen af ​​glykogen. Disse enzymer og glykogen danner et kompleks, der udgør en separat organel [1] . Glycosomproteiner syntetiseres af frie cytoplasmatiske ribosomer . De indeholder en speciel aminosyresignalsekvens, der leder dem til glykosomer [ 5] . Glycosomer er normalt runde eller ovale i form, og deres størrelse varierer fra celle til celle. Glykogenet indeholdt i glykosomerne er identisk med det glykogen, der er frit placeret i cytoplasmaet [6] . Glycosomer kan være forbundet med og endda knyttet til en række forskellige organeller. Det har således vist sig, at de kan bindes til myofibriller , mitokondrier , ru endoplasmatisk reticulum (ER), polyribosomer og Golgi-apparatet . Funktionelle forskelle mellem glykosomer kan bestemmes af de organeller, som de er knyttet til; for eksempel leverer glykosomer forbundet med myofibriller indirekte energi til myosin . Glycosomer knyttet til ER kan bruge dets glykogensyntase , phosphataser og phosphorylase [1] . Glycosomer indeholder glykogenin , et protein, hvorfra glykogensyntese begynder , samt glykogenbiosynteseenzymer [1] .

Funktioner af protistglykosomer

Glycosomer er involveret i mange metaboliske processer i cellen. Glykosomernes hovedfunktion er implementeringen af ​​glykolyse. Alle glykolysens nøgleenzymer er placeret i glykosomet, men glykolysen sker ikke helt i cytoplasmaet. Den faktiske produktion af ATP inde i glykosomer forekommer ikke; den sker uden for glykosomet i cytoplasmaet. I glykosomer omdannes glukose til 3-phosphoglycerat , mens NAD + genoprettes i glykosomet. En anden vigtig proces, der finder sted i glycosomer, er - bjærgning , hvor nukleotider gendannes fra mellemprodukter i deres nedbrydningsveje . Denne proces er vigtig, fordi celler af parasitære protozoer, der indeholder glycosomer, ikke er i stand til de novo nukleotidsyntese . I andre organismer er nukleotid-"rednings"-enzymer placeret i cytoplasmaet. Glycosomer indeholder nukleotidmetabolismeenzymer såsom guanin- og adenin-phosphoribosyltransferase, hypoxanthin:guanin-phosphoribosyltransferase og xanthin-phosphoribosyltransferase. Alle disse enzymer indeholder en signalsekvens ved C-terminalen , der leder dem til glyoxisomer. I glycosomer finder også syntesen af ​​essentielle lipider ( Ether lipider ) og β-oxidation af fedtsyrer [2] [5] sted .  

Typer af glykosomer i hepatocytter

Der er to typer glykosomer: lyoglycosomer og desmoglycosomer ( engelsk  lyoglycosomes og desmoglycosomes ). De adskiller sig i hvilke organeller de er forbundet med, såvel som i antallet i cellen. Det har vist sig, at i raske celler er der flere lyoglycosomer, og i celler under stress er der flere desmoglycosomer. Lyoglycosomer er fritsvævende glycosomer i cytosolen . De er mindre elektrontætte end desmoglycosomer og er ofte arrangeret i kæder. Fordi lyoglycosomerne er fritgående, kan de isoleres med kogende vand. Desmoglycosomer er forbundet med andre organeller og strukturer i cellen. Som nævnt ovenfor kan de være forbundet med organeller såsom myofibriller, mitokondrier og ER. Desmoglycosomer danner ikke klynger og er ikke forbundet med hinanden. På grund af det store antal proteiner ser desmoglycosomer ud til at være mere elektrontætte end lyoglycosomer. På grund af deres tilknytning til andre organeller kan desmoglycosomer ikke isoleres med kogende vand [1] .

Oprindelse af protistglykosomer

Glycosomer er den mest specialiserede organel blandt de peroxisom-afledte organeller. Peroxisomer af højere eukaryoter ligner meget glycosomer, såvel som glyoxisomer , der findes i nogle planter og svampe . Glykosomet ligner dem i de vigtigste strukturelle træk, såsom tilstedeværelsen af ​​en enkelt membran og en tæt proteinmatrix. Det har vist sig, at nogle metaboliske processer, der forekommer i peroxisomer, også finder sted i glycosomer af trypanosomer. Derudover er signalsekvensen for proteinimport til glycosomer meget lig den for peroxisomproteiner. Derudover er proteinsekvenserne af glycosomer og peroxisomer ens, ikke kun inden for signalsekvenser. Proteiner, der ligner plastidproteiner , er blevet fundet i glycosomer , så det er blevet foreslået, at horisontal genoverførsel fra en fotosyntetisk organisme engang fandt sted, og disse geners proteiner findes i moderne peroxisomer og glycosomer. Ligesom peroxisomer har glycosomer ikke deres eget genom [2] .

Klinisk betydning af protistglykosomer

I modsætning til peroxisomer er de fleste trypanosomer, der har glycosomer, vitale. Derfor udvikles der lægemidler, der undertrykker glykosomernes arbejde. Glycosomer fungerer ikke i fravær af kritiske enzymer. Disse enzymer er involveret i syntesen af ​​essentielle lipider og β-oxidationen af ​​visse fedtsyrer. I mangel af et glykosom kommer disse enzymer ind i cytosolen, hvor de ødelægges. Essentielle lipider er nødvendige for at parasitter kan lukke livscyklussen [2] . Glycosomal glykolyse er nødvendig for parasitter i stressede situationer, hvor der ikke er nogen ATP, men forbindelser, der gennemgår glykolyse, er til stede. Derfor kunne lægemidler, der påvirker glykosomer, være et effektivt middel mod parasitære sygdomme [7] .

Noter

1. ↑ 1 2 3 4 5 Rybicka KK Glycosomes - organellerne i glykogenmetabolismen.  (engelsk)  // Tissue & cell. - 1996. - Bd. 28, nr. 3 . - S. 253-265. — PMID 8701432 .
2. ↑ 1 2 3 4 Parsons M. Glycosomes: parasitter og divergensen af ​​peroxisomale formål.  (engelsk)  // Molekylær mikrobiologi. - 2004. - Bd. 53, nr. 3 . - s. 717-724. - doi : 10.1111/j.1365-2958.2004.04203.x . — PMID 15255886 .
3. ↑ Flaspohler JA , Rickoll WL , Beverley SM , Parsons M. Funktionel identifikation af et Leishmania-gen relateret til peroxin 2-genet afslører fælles herkomst af glycosomer og peroxisomer.  (engelsk)  // Molekylær og cellulær biologi. - 1997. - Bd. 17, nr. 3 . - S. 1093-1101. — PMID 9032236 .
4. ↑ Elaine N., Jon Mallat PBW Human Anatomy. - San Francisco: Benjamin Cummings (Pearson), 2008. - S. 697.
5. ↑ 1 2 Parsons M. , Furuya T. , Pal S. , Kessler P. Biogenese og funktion af peroxisomer og glycosomer.  (engelsk)  // Molekylær og biokemisk parasitologi. - 2001. - Bd. 115, nr. 1 . - S. 19-28. — PMID 11377736 .
6. ↑ Hvide JG Blodpladeglykosomer.  (engelsk)  // Blodplader. - 1999. - Bd. 10, nr. 4 . - S. 242-246. - doi : 10.1080/09537109976095 . — PMID 16801099 .
7. ↑ Galland N. , de Walque S. , Voncken FG , Verlinde CL , Michels PA En intern sekvens målretter Trypanosoma brucei triosephosphatisomerase til glycosomer.  (engelsk)  // Molekylær og biokemisk parasitologi. - 2010. - Bd. 171, nr. 1 . - S. 45-49. - doi : 10.1016/j.molbiopara.2010.01.002 . — PMID 20138091 .