ליזוזומים הם אברונים בתאים של יצורים חיים עם גרעינים תאים מפותחים (איוקריוטות). הליזוזומים הם שלפוחיות של תא המוקף קרום ומכילות אנזימי עיכול. המשימה של הליזוזומים שנשמרו בסביבה חומצית היא לפרק חומרים אנדוגניים ואקסוגניים ובמידת הצורך לפתוח בהרס תאי (אפופטוזיס).
מהו ליזוזום?
ליזוזומים הם שלפוחיות, כלומר תכלילים של תאים קטנים בתאים אוקריוטיים, המוקפים בקרום ומכילים אנזימי עיכול תוך-תאיים הידרוליטיים בתוכם. אלה פרוטאזות, גרעינים וליפאזים, כלומר אנזימי עיכול שיכולים לפרק ולפרק חלבונים, חומצות גרעין ושומנים.
השברים מתפרקים עוד יותר ומוסרים אותם באופן חלקי או משתמשים בהם מחדש על ידי חילוף החומרים, כביכול ממוחזרים. לפיכך מכנים גם ליזוזומים את הבטן של התא. החלק הפנימי של הליזוזומים בקוטר של 0.1 עד 1.1 מיקרומטר נשמר במדיום חומצי עם pH של 4.5 עד 5.0 על ידי פעילות משאבות פרוטון. הסביבה החומצית מאוד משמשת להגנה על התא עצמו, מכיוון שהאנזימים פעילים רק בסביבה חומצית.
אם ליזוזום מרוקן את האנזימים שלו לציטוזול ניטרלי pH, הם מושבתים באופן מיידי ואינם מזיקים לתא. כך שהממברנה עצמה לא מותקפת על ידי אנזימי העיכול, חלבוני הממברנה הם בעלי גליקוזילציה בכבדות מבפנים.
פונקציה, אפקט ומשימות
תפקידם העיקרי של הליזוזומים הוא לספק אנזימי עיכול הידרוליטיים לפירוק חלבונים, חומצות גרעין ושומנים בעת הצורך. אלה יכולים להיות חומרים הזרים לתא או שלהם. פירוק חומרים סלולריים כולל גם אפופטוזיס, מוות התא המתוכנת מראש בו הליזוזומים עם האנזימים שלהם מקבלים תפקיד טכני חיוני.
חלקיקים שאינם תאיים הנמצאים במרחב החוץ תאי ומיועדים להשפלות מועברים לראשונה לתא על ידי אנדוציטוזיס. קרום התא החיצוני מתהפך החוצה, זורם סביב החומר לפרוק ואז מתפצל מממברנה התא כשלפוחית עצמאית. שלפוחית השתן מתמזגת עם ליזוזומים כך שתוכל להתחיל את תהליך הפירוק. תהליך האנדוציטוזה וההתמזגות עם ליזוזום מתרחש תמיד ללא מגע ישיר עם הציטופלזמה והוא דומה לפגוציטוזיס.
כחלק מתהליך חידוש התאים הבלתי תלוי, אורגנלים ורכיבים אחרים של הציטוזול מוזנים גם לליזוזומים לצורך "פירוק". ככלל, השברים משמשים לשימוש חוזר לצורך שחזור חומצות אמינו, חלבונים, חומצות גרעין ופחמימות, כלומר ממוחזרים. הליזוזומים ממלאים גם תפקיד חשוב באפופטוזיס, מוות התא המתוכנת. התא שקיבל את האות לאפופטוזיס מכווץ ומפורק בעקבות תוכנית מסוימת, מבלי שחלקים מהתא ייכנסו לחלל החוץ תאי, שם היו מתרחשות מיד תגובות דלקתיות.
חינוך, התרחשות, תכונות וערכים מיטביים
מעשית, עם מעט מאוד חריגים, הליזוזומים מתרחשים בכל תא באיקריוטות. רק מספר הליזוזומים לתא משתנה בהתאם לסוג התא ולמשימות התא ברקמה. האנזימים ההידרוליטיים והחלבונים של קרום הליזוזום מסונתזים על ידי ריבוזומים על גבי הרקמה האנדופלסמית (ER). לאחר מכן הם מסומנים במנגנון הטרנס-גולגי כך שהם לא מועברים באופן אקראי אל כל ליזוזומים.
התפקיד החשוב ביותר בתיוג ממלא על ידי phosphotransferase ואנזים אחר המסיים את תהליך התיוג. הסביבה החומצית בתוך הליזוזומים מובטחת על ידי ATPase מסוג V. האנזים מפצל 2 יוני H + מ- ATP בתהליך ההידרוליזה ומעביר אותם לליזוזום. הליזוזומים מעורבים במספר רב של תהליכים מטבוליים פנימיים וחיצוניים. מדידה ישירה או עקיפה של מספרם אינה אפשרית והיא בעלת ערך אינפורמטיבי מועט. לכן, לא ניתן לומר שום הצהרה לגבי מספר אופטימלי של ליזוזומים. בדרך כלל מורגשים כל תקלות בליזוזומים.
מחלות והפרעות
קיימות מספר תפקוד ליזוזום המוביל למחלה קשה. הפרעה תפקודית-גנטית לעיתים רחוקות מאוד מופעלת על ידי פגם בפוספוטרנספרז. האנזים הבלתי ניתן להפעלה מוביל לשחרור בלתי מבוקר של האנזימים הליזוזומלים למטריצה החוץ תאית.
במקביל יש הצטברות של ליפידים, מוקופוליסכרידים וגליקופרוטאינים בליזוזומים, אשר מיועדים למעשה לשפלות ולהידרדרות. אך מכיוון שאין אנזימי עיכול כתוצאה מכיוונם הלא נכון, החומרים מצטברים יותר ויותר בליזוזומים. מחלת אחסון ליזוזומלית תורשתית אוטוזומלית ורססיבית זו, המכונה מחלת תאי I, מבוססת על מוטציה בגן GNPTAB. מחלות אחסון ליזוזומליות אחרות ידועות, אך הן מבוססות על הידרולזות מסונתזות בצורה לא נכונה. בדומה למחלות תאי I, גם כאן יש הצטברות של חלבונים לא מגודרים, חומצות גרעין וליפידים.
משותף לכל מחלות האחסון הליזוזומליות כי היחס בין החומרים שהוכנסו לבין החומרים המוזרמים מהליזוזומים מופרע על חשבון החומרים שיש לשחרר. יש גודש אמיתי בתוך הליזוזומים. מחלות האחסון עוברות בדרך כלל מסלול רציני ואינן ניתנות לריפוי מבחינת ביטול הגורם.
סיכון נוסף עולה כאשר לוקחים תרופות ליפופיליות עם בסיס חלש. הם יכולים לעבור דרך הממברנות של הליזוזומים בצורה ניטרלית מבחוץ לבפנים, אך לא בכיוון ההפוך אם הם מוגנים על ידי הסביבה החומצית בתוך הליזוזומים, מה שעלול להוביל לליזוזומוטרופיה, הצטברות של תרופות בליזוזומים. .חומרי הרפואה בליזוזומים יכולים להגיע לריכוז פי 100 עד 1000 מהריכוז בפלסמת הדם.
