Materialul provenit din 3 surse diferite necesită dezmembrare și reciclare. Substraturile din două dintre aceste surse intră în celulă din exterior, iar a treia provine din interior.

1. din afara celulei procesul de endocitoză, inclusiv pinocitoza (băutură celulară), admite lichide și particule mici prin formarea, în membrana plasmatică, a gropilor mici care sunt acoperite cu proteine. Acestea se sigilează pentru a forma vezicule acoperite cu proteine. Fiecare veziculă se dezvoltă pentru a deveni un ‘endosom timpuriu’ și apoi un ‘endosom târziu’.
2. de asemenea, din afara fagocitozei celulare (consumul celular) aduce particule relativ mari (în general > 250 nm), inclusiv bacterii și resturi celulare. Fagocitoza poate fi efectuată de celule obișnuite, dar este executată în principal de macrofage care pot conține până la 1.000 de lizozomi pe celulă. Structura rezultată din fagocitoză se numește fagozom.
3. din interiorul celulei autofagozomii sunt responsabili pentru îndepărtarea organitelor, cum ar fi mitocondriile și ribozomii, care sunt viața expirată. Se crede că o structură membranoasă înconjoară și închide viața expirat organelle pentru a forma un autofagozom. Această structură fuzionează apoi cu un lizozom pentru a forma o organelă hibridă.

sisteme Endolizozomale: ‘kiss and run’, activități complete de fuziune și modele de maturare

s-au efectuat cercetări privind urmărirea modului în care materialele luate în celulă prin endocitoză sunt transportate în interiorul celulei și în cele din urmă descompuse. O mare parte a lucrării s-a concentrat pe endozomii timpurii și tardivi, dar cu o măsură de precauție se pot considera fagozomii, autofagozomii și endozomii tardivi, toți ca ‘endozomi tardivi’ în scopul încercării de a înțelege sistemul endolizozomal.

există acum o cantitate considerabilă de dovezi pentru a arăta:

1. site-ul principal pentru proteoliză nu este lizozomul în sine, ci o organelle care seamănă mai mult cu endozomul târziu și conține aproximativ 20% din hidrolazele disponibile.
2. lizozomii conțin aproximativ 80% din enzimele digestive.
3. lizozomii sunt probabil organite de depozitare pentru hidrolaze pe care le păstrează într-o formă inactivă în condiții acide la aproximativ pH 5,0.
4. lizozomii nu funcționează ca organite independente, ci se întâlnesc cu endozomii tardivi pentru a funcționa ca un sistem endolizozomal.

aceste constatări au condus la dezvoltarea de modele bazate pe interacțiunea endozomilor târzii și a lizozomilor care prezintă grade diferite de contact. Unul dintre aceste modele se numește ‘kiss and run’, iar celălalt, ‘fusion’

Kiss and Run
În acest model, după cum sugerează și numele, endosomul târziu și lizozomul fac contact astfel încât substanțele chimice să poată fi schimbate, dar după această întâlnire se separă destul de repede. Lizozomul este apoi disponibil pentru a săruta un alt endosom târziu.dovezi mai recente au condus la ipoteza fuziunii în care un endozom târziu și un lizozom fuzionează complet pentru a forma o organelle hibridă. În timpul fuziunii are loc dezmembrarea moleculară a încărcăturii endocitare. Aminoacizii rezultați și alte molecule utile celulei sunt luate de’ transportori ‘prin membrana’ organelle hibride ‘ în citoplasmă. După demontarea și re-ciclarea conținutului organellei se condensează, lizozomul este reformat și se îndepărtează pentru a forma un organelle hibrid cu alți endozomi târzii. Uneori este lăsată o cantitate mică de reziduuri. Acest lucru este tratat prin procesul de exocitoză în care reziduul este evacuat prin membrana plasmatică sau este sigilat într-o granulă de pigment pe durata vieții organismului.modelele bazate pe principiul structurilor care se maturizează pentru a forma lizozomi nu sunt populare în prezent, dar două sunt menționate în unele manuale și sunt prezentate aici.
atât în modelele de maturare, cât și în cele de transport vezicular, endozomii târzii se dezvoltă pentru a deveni un lizozom.
în modelul de maturare se formează un endozom timpuriu din vezicule originare din membrana plasmatică care se combină împreună. Diverse alte vezicule livrează și elimină substanțele chimice până la endozomul târziu, iar apoi se atinge stadiul lizozomului.
în modelul de transport al veziculelor, endozomii timpurii și tardivi sunt considerați organite separate stabile, cu vezicule care transportă substanțe chimice de la endozomii timpurii până la endozomii târzii. Endozomii târzii se maturizează apoi pentru a deveni lizozomi

tulburări ale funcției lizozomului
există aproximativ 30 de tulburări destul de rare la om care se datorează defectelor funcției endolizozomale. Toate sunt cauzate de erori în codul genetic și toate sunt tulburări de stocare lizozomale. În aceste tulburări, produsele se acumulează în lizozomi, deoarece enzimele care ar accelera degradarea lor sunt absente sau defecte.
fiecare tulburare are un nume medical specific, de exemplu, boala celulară de Incluziune (boala celulară I), Tay-Sachs, Pompe și boala Gaucher. Fiecare tulburare are un rezultat diferit pentru pacient; unele fiind mai severe decât altele. În boala celulelor I, lizozomii celulelor fibroblaste sunt deficitari în aproape toate enzimele hidrolitice și se acumulează incluziuni nedigerate mari în celulele pacienților. Nu este încă clar dacă lizozomii care conțin cantități mari de material nedigerat reciclitează pentru a lua parte la formarea organitelor hibride.

Din punct de vedere al biologiei moleculare există două grupuri de tulburări; cele asociate cu (1) Erorile etichetei de destinație și (2) erorile de deficit enzimatic.
in boala celulelor I enzimele corecte sunt produse, dar datorita etichetei adresei moleculare fiind ‘gresita’, ele sunt dirijate departe de lizozom si probabil in afara celulei. Boala Tay-Sachs, o tulburare de stocare lizozomală în celulele nervoase, provoacă aproape întotdeauna moartea timpurie, dar incidența decesului scade acum datorită testării și consilierii genetice. În boala Gaucher, cantități mari de lipide se acumulează în lizozomi. Din fericire, cercetarea în biologia celulară și biotehnologia a produs o terapie de substituție enzimatică. Se pare că funcționează, dar este scump și trebuie administrat prin perfuzie intravenoasă. Mai multe informații interesante despre tulburarea lui Gaucher pot fi obținute de la (1) Asociația lui Gaucher, www.gaucher.org.uk și (2) Asociația Națională Gaucher, www.gaucherdisease.org.

rezumat

• există două tipuri de lizozomi; lizozomii secretori și cei convenționali.
• lizozomii convenționali sunt implicați în dezmembrarea și re-ciclarea diferitelor substraturi care le sunt prezentate prin endocitocis, fagocitoză și prin autofagozomi. Ei sunt responsabili pentru returnarea multor aminoacizi în sistem.
• procesul de dezmembrare este accelerat de prezența enzimelor. Multe dintre acestea sunt hidrolaze acide.
• modul în care lizozomii își îndeplinesc funcția este subiectul multor cercetări actuale. Rezultatele până în prezent sugerează că zilele de vizualizare a lizozomilor ca instalații de procesare de sine stătătoare sunt numerotate, dar poate ar trebui să considerăm că există probabil diferite tipuri de sisteme lizozomale și că niciun model nu oferă o aplicație universală.
• trebuie să vedem lizozomii convenționali ca parte a unui sistem endolizozomal integrat în care fuziunile lizozomilor cu endozomii tardivi par să fie în centrul atenției. Lizozomii se confruntă cu un ‘makeover’.