materiał pochodzący z 3 różnych źródeł wymaga demontażu i recyklingu. Substraty z dwóch z tych źródeł wchodzą do komórki z zewnątrz, a trzeci pochodzi z wnętrza.

1. z zewnątrz komórki proces endocytozy, w tym pinocytozy (picie komórkowe), dopuszcza ciecze i małe cząstki poprzez tworzenie się w błonie osocza małych pestek pokrytych białkiem. Uszczelniają one tworząc pęcherzyki pokryte białkiem. Każdy pęcherzyk rozwija się, aby stać się „wczesnym endosomem”, a następnie „późnym endosomem”.
2. również spoza komórki fagocytoza (jedzenie komórkowe) przynosi stosunkowo duże cząstki (Zwykle>wielkości 250 nm), w tym bakterie i szczątki komórkowe. Fagocytoza może być przeprowadzana przez „zwykłe komórki”, ale jest realizowana głównie przez makrofagi, które mogą zawierać do 1000 lizosomów na komórkę. Struktura wynikająca z fagocytozy nazywana jest fagosomem.
3. z wnętrza komórki autofagosomy są odpowiedzialne za usuwanie organelli, takich jak mitochondria i rybosomy, które są żywotne. Uważa się, że błoniasta struktura otacza i otacza żywotne organelle tworząc autofagosom. Struktura ta następnie łączy się z lizosomem, tworząc „hybrydowe organelle”.

Systemy Endolizosomalne: „kiss and run”, pełna fuzja i modele dojrzewania

przeprowadzono badania nad śledzeniem, w jaki sposób materiały pobrane do komórki przez endocytozę są transportowane w komórce i ostatecznie rozkładane. Wiele prac skupiło się na wczesnych i późnych endosomach, ale z miarą ostrożności można uznać fagosomy, autofagosomy i późne endosomy za „późne endosomy” w celu próby zrozumienia układu endolizosomalnego.

istnieje wiele dowodów do wykazania:

1. głównym miejscem proteolizy nie jest sam lizosom, ale organella, która jest bardziej podobna do późnego endosomu i zawiera około 20% dostępnych hydrolaz.
2. lizosomy zawierają około 80% enzymów trawiennych.
3. lizosomy są prawdopodobnie organelami magazynującymi hydrolazy, które utrzymują w nieaktywnej formie w warunkach kwaśnych przy pH około 5,0.
4. lizosomy nie działają jako niezależne organelle, ale spotykają się z późnymi endosomami, aby działać jako układ endolizosomalny.

wyniki te doprowadziły do opracowania modeli opartych na wzajemnym oddziaływaniu późnych endosomów i lizosomów o różnym stopniu kontaktu. Jeden z tych modeli nazywa się „kiss and run”, a drugi „fusion”

Kiss and Run
w tym modelu, jak sama nazwa wskazuje, późny endosom i lizosom nawiązują kontakt, dzięki czemu chemikalia mogą być wymieniane, ale po tym spotkaniu dość szybko się rozdzielają. Lizosom jest następnie dostępny do „pocałowania” innego późnego endosomu.

fuzja
nowsze dowody doprowadziły do hipotezy „fuzji”, w której późny endosom i lizosom całkowicie łączą się, tworząc „hybrydowe organelle”. W czasie fuzji dochodzi do molekularnego demontażu ładunku endocytarnego. Powstałe aminokwasy i inne cząsteczki użyteczne dla komórki są pobierane przez „transportery” przez błonę „organelle Hybrydowe” do cytoplazmy. Po demontażu i ponownym przekształceniu zawartości organelle, lizosom jest Reformowany i odchodzi, tworząc hybrydowe organelle z innym późnym endosomem. Czasami pozostaje niewielka ilość pozostałości. Zajmuje się tym proces egzocytozy, w którym pozostałość jest wyrzucana przez błonę plazmatyczną lub jest zamykana w granulce pigmentu na czas życia organizmu.

modele systemu dojrzewania
modele oparte na zasadzie struktur dojrzewających do postaci lizosomów nie są obecnie popularne, ale dwa wymienione w niektórych podręcznikach i przedstawione są tutaj.
zarówno w modelach dojrzewania, jak i transportu pęcherzykowego późne endosomy rozwijają się, aby stać się lizosomem.
w modelu dojrzewania wczesny endosom powstaje z pęcherzyków pochodzących z błony plazmatycznej łączących się ze sobą. Różne inne pęcherzyki dostarczają i usuwają chemikalia, aż do późnego endosomu, a następnie dochodzi do etapu lizosomu.
w modelu transportu pęcherzyków wczesne i późne endosomy są uważane za stabilne oddzielne organelle z pęcherzykami przenoszącymi chemikalia od wczesnych endosomów do późnych endosomów. Późne endosomy następnie dojrzewają, aby stać się lizosomami

zaburzenia funkcji lizosomów
istnieje około 30 dość rzadkich zaburzeń u ludzi, które są spowodowane wadami funkcji endolizosomów. Wszystkie są spowodowane błędami w kodzie genetycznym i wszystkie są zaburzeniami przechowywania lizosomalnego. W tych zaburzeniach produkty gromadzą się w lizosomach, ponieważ enzymy, które przyspieszają ich degradację, są nieobecne lub wadliwe.
każde zaburzenie ma określoną nazwę medyczną, np. choroba integracyjno-komórkowa (I-cell disease), choroba Tay-Sachsa, Pompe ’ a i Gauchera. Każde zaburzenie ma inny wynik dla pacjenta; niektóre są cięższe niż inne. W chorobie I-komórkowej lizosomy komórek fibroblastów mają niedobór prawie wszystkich enzymów hydrolitycznych i duże niestrawione „inkluzje” gromadzą się w komórkach pacjentów. Nie jest jeszcze jasne, czy lizosomy zawierające duże ilości niestrawionego materiału ponownie cyklują się, aby wziąć udział w tworzeniu „hybrydowych organelli”.

z punktu widzenia biologii molekularnej istnieją dwie grupy zaburzeń; te związane z (1) błędami etykiety docelowej i (2) błędami niedoboru enzymów.
w chorobie I-komórkowej wytwarzane są prawidłowe enzymy, ale ze względu na to, że molekularna Etykieta adresowa jest „błędna”, są one kierowane z dala od lizosomu i prawdopodobnie na zewnątrz komórki. Choroba Tay-Sachsa, zaburzenie lizosomalnego przechowywania w komórkach nerwowych, prawie zawsze powoduje przedwczesną śmierć, ale częstość zgonów obecnie spada dzięki badaniom i poradnictwu genetycznemu. W chorobie Gauchera duże ilości lipidów gromadzą się w lizosomach. Na szczęście badania w biologii komórki i biotechnologii doprowadziły do enzymatycznej terapii zastępczej. Wydaje się, że działa, ale jest drogi i musi być podawany w infuzji dożylnej. Więcej ciekawych informacji na temat zaburzenia Gauchera można uzyskać z (1) związku Gauchera, www.gaucher.org.uk oraz (2) Krajowe Stowarzyszenie Gaucher, www.gaucherdisease.org.

podsumowanie

• istnieją dwa rodzaje lizosomów; lizosomy wydzielnicze i konwencjonalne.
• konwencjonalne lizosomy biorą udział w demontażu i ponownym cyklu różnych substratów przedstawionych im przez endocytozę, fagocytozę i autofagosomy. Są one odpowiedzialne za powrót wielu aminokwasów do systemu.
• proces demontażu przyspiesza obecność enzymów. Wiele z nich to hydrolazy kwasowe.
• sposób, w jaki lizosomy pełnią swoją funkcję, jest przedmiotem wielu aktualnych badań. Dotychczasowe wyniki sugerują, że dni postrzegania lizosomów jako „samodzielnych” zakładów przetwórczych są policzone, ale być może powinniśmy przyjąć pogląd, że prawdopodobnie istnieją różne rodzaje systemów lizosomalnych i że żaden model nie oferuje uniwersalnego zastosowania.
• musimy zobaczyć konwencjonalne lizosomy jako część zintegrowanego systemu endolizosomalnego, w którym Fuzje lizosomów z późnymi endosomami wydają się być w centrum uwagi. Lizosomy przechodzą „metamorfozę”.