Materiale fra 3 ulike kilder krever demontering og resirkulering. Substrater fra to av disse kildene kommer inn i cellen fra utsiden og den tredje kommer fra innsiden.fra utsiden av cellen tillater endocytose, inkludert pinocytose (cellulær drikking) væsker og små partikler gjennom dannelsen i plasmamembranen av små groper som er belagt med protein. Disse forsegles for å danne proteinbelagte vesikler. Hver vesikkel utvikler seg til å bli en ‘tidlig endosom’ og deretter en ‘sen endosom’.

Endolysosomale systemer: ‘kiss and run’, full fusjonsaktiviteter og modningsmodeller

Forskning har blitt Utført på å spore hvordan materialer tatt inn i cellen ved endocytose transporteres i cellen og til slutt brytes ned. Mye av arbeidet har sentrert seg om tidlige og sene endosomer, men med et mål på forsiktighet kan man vurdere fagosomer, autofagosomer og sene endosomer alle som ‘sene endosomer’ med det formål å prøve å forstå det endolysosomale systemet.

det er nå en betydelig mengde bevis for å vise:

1. hovedstedet for proteolyse er ikke selve lysosomet, men en organell som er mer som det sene endosomet og inneholder ca. 20% av de tilgjengelige hydrolasene.
2. lysosomer inneholder ca 80% av fordøyelsesenzymer.lysosomer er sannsynligvis lagringsorganeller for hydrolaser som de holder i en inaktiv form under sure forhold ved omtrent pH 5,0.
3. lysosomer fungerer ikke som uavhengige organeller, men møtes med sene endosomer for å fungere som et endolysosomalt system.

disse funnene har ført til utvikling av modeller basert på samspillet mellom sen endosomer og lysosomer som viser varierende grad av kontakt. En av disse modellene kalles ‘kiss and run’ og den andre, ‘fusion’

Kiss and Run
I denne modellen, som navnet antyder, tar sen endosom og lysosom kontakt slik at kjemikalier kan byttes ut, men etter dette møtet skiller de seg ganske raskt. Lysosomet er da tilgjengelig for å kysse en annen sen endosom.Nyere bevis har ført til’ fusjon ‘hypotesen der et sent endosom og et lysosom helt smelter sammen for å danne en ‘hybrid organelle’. Under fusjonstiden foregår molekylær demontering av endocytisk belastning. De resulterende aminosyrene og andre molekyler som er nyttige for cellen, tas av ‘transportører ‘ gjennom’ hybrid organelle ‘ membranen inn i cytoplasma. Etter demontering og re-sykling kondenserer innholdet av organellen, lysosomet reformeres og beveger seg bort for å danne en hybrid organelle med en annen sen endosomer. Noen ganger er en liten mengde rester igjen. Dette behandles ved prosessen med eksocytose der resten utkastes gjennom plasmamembranen, eller den er forseglet i et pigmentgranulat i løpet av organismenes levetid.Modeller Basert på prinsippet om strukturer som modnes for å danne lysosomer, er ikke populære for tiden, men to er nevnt i noen lærebøker og er skissert her.
i både modning og vesikulære transportmodeller utvikler sen endosomer seg til å bli et lysosom.
i modningsmodellen dannes et tidlig endosom fra vesikler med opprinnelse i plasmamembranen som kombinerer sammen. Ulike andre vesikler leverer og fjerner kjemikalier til sent endosom, og deretter er lysosomstadiet nådd.i vesikeltransportmodellen anses tidlige og sene endosomer som stabile separate organeller med vesikler som bærer kjemikalier fra tidlige endosomer til sent endosomer. Sene endosomer modnes så til lysosomer

Lysosomfunksjonsforstyrrelser
det er omtrent 30 ganske sjeldne lidelser hos mennesker som skyldes defekter i endolysosomal funksjon. Alle er forårsaket av feil i den genetiske koden, og alle er lysosomale lagringsforstyrrelser. I disse forstyrrelsene akkumuleres produkter i lysosomene fordi enzymer som vil øke nedbrytningen, er fraværende eller defekte.hver lidelse har et spesifikt medisinsk navn, f. eks. Inklusjonscellesykdom (I-cellesykdom), Tay-Sachs, Pompe og Gauchers sykdom. Hver lidelse har et annet utfall for pasienten; noen er mer alvorlige enn andre. Ved I-cellesykdom er lysosomene i fibroblastceller mangelfull i nesten alle hydrolytiske enzymer og store ufordøyde ‘inneslutninger’ bygger seg opp i pasientenes celler. Det er ennå ikke klart om lysosomer som inneholder store mengder ufordøyd materiale re-syklus for å ta del i dannelsen av ‘hybrid organeller’.

fra et molekylærbiologisk synspunkt er det to grupper av lidelser; de som er forbundet med (1) måletikettfeil og (2) enzymmangel feil.ved I-cellesykdom produseres de riktige enzymene, men på grunn av at den molekylære adresseetiketten er ‘feil’, blir de rutet bort fra lysosomet og sannsynligvis til utenfor cellen. Tay-Sachs sykdom, en lysosomal lagringsforstyrrelse i nerveceller, forårsaker nesten alltid tidlig død, men forekomsten av død faller nå takket være testing og genetisk rådgivning. Ved Gauchers sykdom akkumuleres store mengder lipider i lysosomene. Heldigvis forskning i cellebiologi og bioteknologi har produsert et enzym erstatningsterapi. Det ser ut til å fungere, men det er dyrt og må administreres ved intravenøs infusjon. Mer interessant informasjon Om Gauchers lidelse kan fås fra (1) Gauchers Forening, www.gaucher.org.uk og (2) Den Nasjonale Gaucher-Foreningen, www.gaucherdisease.org.

SAMMENDRAG

• det finnes to typer lysosomer; sekretoriske lysosomer og konvensjonelle.
• Konvensjonelle lysosomer er involvert i demontering og re-sykling av ulike substrater presentert for dem gjennom endocytocis, fagocytose og ved autofagosomer. De er ansvarlige for å returnere mange aminosyrer til systemet.
• demonteringsprosessen akselereres av tilstedeværelsen av enzymer. Mange av disse er sure hydrolaser.
• måten lysosomer utfører sin funksjon er gjenstand for en stor del av dagens forskning. Resultatene til dags dato tyder på at dagene med å se lysosomer som ‘frittstående’ prosessanlegg er nummerert, men kanskje vi bør ta den oppfatning at det er trolig forskjellige typer lysosomale systemer og at ingen modell tilbyr universell anvendelse.vi må se konvensjonelle lysosomer som en del av et integrert endolysosomalt system der fusjoner av lysosomer med sent endosomer ser ut til å ta sentrum scene. Lysosomer opplever en ‘makeover’.