materiale, der stammer fra 3 forskellige kilder, kræver demontering og genanvendelse. Substrater fra to af disse kilder kommer ind i cellen udefra, og den tredje stammer indefra.

1. uden for cellen processen med endocytose, herunder pinocytose (cellulær drikke), indrømmer væsker og små partikler gennem dannelsen i plasmamembranen af små gruber, der er belagt med protein. Disse forsegler sig for at danne proteinbelagte vesikler. Hver vesikel udvikler sig til at blive et ‘tidligt endosom’ og derefter et ‘sent endosom’.
2. også udefra cellen fagocytose (cellulær spisning) bringer relativt store partikler ind (generelt> 250 nm i størrelse), herunder bakterier og celleaffald. Fagocytose kan udføres af ‘almindelige celler’, men udføres hovedsageligt af makrofager, der kan indeholde op til 1.000 lysosomer pr. Strukturen som følge af fagocytose kaldes et fagosom.
3. inde fra cellen autophagosomer er ansvarlige for at fjerne organeller, såsom mitokondrier og ribosomer, der er liv udløbet. Det menes, at en membranøs struktur omgiver og omslutter den udløbne organelle for at danne et autophagosome. Denne struktur smelter derefter sammen med et lysosom for at danne en ‘hybridorganel’.

Endolysosomale systemer: ‘kiss and run’, fuld fusion aktiviteter og modning modeller

forskning er blevet udført på sporing hvordan materialer taget ind i cellen ved endocytose transporteres i cellen og til sidst nedbrydes. Meget af arbejdet har centreret sig om tidlige og sene endosomer, men med en vis forsigtighed kan man betragte fagosomer, autophagosomer og sene endosomer alle som ‘sene endosomer’ med det formål at forsøge at forstå det endolysosomale system.

der er nu en betydelig mængde beviser for at vise:

1. hovedstedet for proteolyse er ikke selve lysosomet, men en organel, der ligner det sene endosome og indeholder omkring 20% af de tilgængelige hydrolaser.
2. lysosomer indeholder omkring 80% af fordøjelsessystemet.
3. lysosomer er sandsynligvis opbevaringsorganeller til hydrolaser, som de holder i inaktiv form under sure betingelser ved ca.pH 5,0.lysosomer fungerer ikke som uafhængige organeller, men mødes med sene endosomer for at fungere som et endolysosomalt system.

disse fund har ført til udviklingen af modeller baseret på samspillet mellem sene endosomer og lysosomer, der viser forskellige grader af kontakt. En af disse modeller kaldes ‘ kiss and run ‘og den anden,’fusion’

Kiss and Run
i denne model, som navnet antyder, kommer det sene endosome og lysosomet i kontakt, så kemikalier kan udveksles, men efter dette møde adskilles de ret hurtigt. Lysosomet er derefter tilgængeligt for at’ kysse ‘ et andet sent endosom.

Fusion
nyere beviser har ført til ‘fusion’ – hypotesen, hvor et sent endosome og et lysosom fuldstændigt smelter sammen for at danne en ‘hybridorganel’. Under fusionstiden finder molekylær demontering af den endocytiske belastning sted. De resulterende aminosyrer og andre molekyler, der er nyttige for cellen, føres af ‘transportører’ gennem ‘hybridorganellemembranen’ ind i cytoplasmaet. Efter demontering og gencykling kondenseres indholdet af organellen, lysosomet reformeres og bevæger sig væk for at danne en hybridorganel med et andet sent endosomer. Nogle gange er der en lille mængde rester tilbage. Dette behandles ved eksocytoseprocessen, hvor remanensen udstødes gennem plasmamembranen, eller den forsegles i et pigmentgranulat i hele organismens levetid.modeller baseret på princippet om strukturer, der modnes til dannelse af lysosomer, er ikke populære i øjeblikket, men to nævnt i nogle lærebøger og er skitseret her.
i både modnings-og vesikulære transportmodeller Udvikler sene endosomer sig til at blive et lysosom.
i modningsmodellen dannes et tidligt endosom fra vesikler med oprindelse i plasmamembranen, der kombinerer sammen. Forskellige andre vesikler leverer og fjerner kemikalier, indtil det sene endosome, og derefter nås lysosometrinnet.i vesikeltransportmodellen betragtes tidlige og sene endosomer som stabile separate organeller med vesikler, der bærer kemikalier fra tidlige endosomer til sene endosomer. Sene endosomer modnes derefter til at blive lysosomer

Lysosomfunktionsforstyrrelser
der er omkring 30 ret sjældne lidelser hos mennesker, der skyldes defekter i endolysosomal funktion. Alle er forårsaget af fejl i den genetiske kode, og alle er lysosomale opbevaringsforstyrrelser. I disse lidelser akkumuleres produkter i lysosomerne, fordi de stoffer, der ville fremskynde deres nedbrydning, er fraværende eller defekte.
hver lidelse har et specifikt medicinsk navn, f.eks. inklusion-celle sygdom (I-celle sygdom), Tay-Sachs, Pompe og Gauchers sygdom. Hver lidelse har et andet resultat for patienten; nogle er mere alvorlige end andre. Ved i-cellesygdom er lysosomerne i fibroblastceller mangelfulde i næsten alle hydrolytiske celler, og der opbygges store ufordøjede ‘indeslutninger’ i patienternes celler. Det er endnu ikke klart, om lysosomer, der indeholder store mængder ufordøjet materiale, cykler igen for at deltage i dannelsen af ‘hybridorganeller’.

fra et molekylærbiologisk synspunkt er der to grupper af lidelser; dem, der er forbundet med (1) destinationsmærkefejl og (2) fejl i mangel.ved I-cellesygdom produceres de korrekte symptomer, men på grund af at den molekylære adresseetiket er ‘forkert’, føres de væk fra lysosomet og sandsynligvis til uden for cellen. Tay-Sachs sygdom, en lysosomal opbevaringsforstyrrelse i nerveceller, forårsager næsten altid tidlig død, men forekomsten af død falder nu takket være test og genetisk rådgivning. I Gauchers sygdom akkumuleres store mængder lipider i lysosomerne. Heldigvis har forskning i cellebiologi og bioteknologi produceret en erstatningsterapi. Det ser ud til at virke, men det er dyrt og skal administreres ved intravenøs infusion. Mere interessant information om Gauchers lidelse kan fås fra (1) Gauchers forening, www.gaucher.org.uk og (2) Den Nationale Gaucher Association, www.gaucherdisease.org.

oversigt

• der er to typer lysosomer; sekretoriske lysosomer og konventionelle.
• konventionelle lysosomer er involveret i demontering og gencykling af forskellige substrater præsenteret for dem gennem endocytocis, fagocytose og autophagosomer. De er ansvarlige for at returnere mange aminosyrer til systemet.
• demonteringsprocessen accelereres af tilstedeværelsen af ensymer. Mange af disse er sure hydrolaser.
• den måde, lysosomer udfører deres funktion på, er genstand for en stor del af den aktuelle forskning. Resultater til dato tyder på, at dagene med at se lysosomer som ‘stand alone’ forarbejdningsanlæg er nummereret, men måske bør vi tage den opfattelse, at der sandsynligvis er forskellige typer lysosomale systemer, og at ingen model tilbyder universel anvendelse.
• vi er nødt til at se konventionelle lysosomer som en del af et integreret endolysosomalt system, hvor fusioner af lysosomer med sene endosomer ser ud til at tage centrum. Lysosomer oplever en ‘makeover’.