Lysosomen sind membrangebundene Organellen, die mehrere Arten von besitzen Enzyme. Sie sind am Abbau mehrerer Biomoleküle beteiligt. Mal sehen, ob es Proteine hat.
Lysosomen haben Proteine in ihrer Struktur, da sie einen Großteil der Biomoleküle bilden, die in den Lysosomen abgebaut werden. Diese Proteine sind in der Regel fehlgefaltete Proteine und zyklische Proteine oder als Strukturkomponenten vorhanden sind.
Lassen Sie uns in diesem Artikel die Arten von Proteinen diskutieren, die in Lysosomen vorkommen, wie Proteine in Lysosomen produziert werden, ihre Funktionen und einige andere verwandte Themen.
Welche Proteine befinden sich in Lysosomen?
Lysosomale Proteine können in Form von Membranproteinen, als Enzyme, die katalytische Reaktionen bewirken, und als solche, die abgebaut werden, vorliegen. Einige Arten von lysosomalen Proteinen sind unten aufgeführt:
- Protonenpumpen- Lysosomale Enzyme können nur bei einem niedrigen pH-Wert funktionieren, der durch die Protonenpumpen aufrechterhalten wird. Ein niedriger pH-Wert verhindert, dass die Organelle versehentlich den Inhalt einer Zelle verdaut. Im Falle einer versehentlichen Freisetzung des lysosomalen Inhalts werden seine Enzyme im Zytosol inaktiv, da es einen neutralen pH-Wert hat.
- LAMPs – LAMPs oder Lysosom-assoziierte Membranproteine sind ein Teil der lysosomalen Membran. Sie sind Glykoproteine. Sie sind am Transport von Hydrolase-Enzymen und Lipiden, Phagozytose und Autophagie beteiligt.
- Enzyme – Lysosomen sind reich an verschiedenen Arten von Enzymen, die im Grunde genommen Proteine sind. Die Vorläufer dieser Enzyme werden im endoplasmatischen Retikulum biosynthetisiert, woraufhin die Modifikationen und die Verpackung im erfolgen Golgi-Apparat.
- Fehlgefaltete Proteine – Verschiedene Umweltfaktoren und stochastische Faktoren können zu einer Fehlfaltung von Proteinen führen. Die Ansammlung solcher fehlgefalteter Proteine in der Zelle kann zu Störungen führen.
- Zyklische Proteine – Einige regulatorische Proteine unterliegen einem periodischen kontrollierten Abbau. Ein Beispiel sind die Cyclin-Proteine, die während des Prozesses der Zellteilung an den Kontrollpunkten vorhanden sind.
Wo werden Lysosomenproteine produziert?
Lysosomen bewirken den Proteinabbau zur Produktion von Aminosäuren. Lassen Sie uns sehen, wo Proteine in den Lysosomen produziert werden.
Proteine werden im Lumen des Lysosoms abgebaut und recycelt. Das Lumen der Lysosomen ist reich an allerlei Enzymen. Daher sind diese enzymatischen Reaktionen auf das Lumen der Organelle beschränkt. Die dabei produzierten Aminosäuren werden dann ins Cytosol transportiert.
Wie werden Lysosomenproteine hergestellt?
Lysosomen können eine Vielzahl von Proteinen abbauen. Lassen Sie uns die Schritte besprechen, die am Prozess des Abbaus fehlgefalteter Proteine und der Produktion der Aminosäuren beteiligt sind.
- Erkennung fehlgefalteter Proteine: In einigen Fällen werden Proteine, die eine bestimmte Sequenz von Aminosäuren (Lysin, Phenylalanin, Glutaminsäure, Arginin und Glutamin) enthalten, vom Lysosom zum Abbau anvisiert.
- Transport fehlgefalteter Proteine: Die fehlgefalteten Proteine werden entweder durch Autophagie oder Endozytose zu den Lysosomen transportiert.
- Proteinabbau: Kathepsine sind für den Abbau der Proteine verantwortlich. Cathepsine sind eine Gruppe von lysosomalen Proteinen, die bei einem niedrigen pH-Wert aktiv sind. Sie bilden den Großteil der in den Lysosomen vorhandenen Protease-Enzyme.
Wie gelangen Proteine zu den Lysosomen?
Der Transport von Proteinen zu den Lysosomen kann durch membranumschlossene Strukturen vermittelt werden, die unterschiedliche Erkennungsfaktoren besitzen. Lassen Sie uns im Detail sehen.
Autophagie und Endozytose sind die Wege, auf denen zytoplasmatische Proteine zu den Lysosomen übertragen werden. Autophagie kann von drei Arten sein: CMA (Chaperon-vermittelte Autophagie), Marcoautophagie und Mikroautophagie.
1. Chaperon-vermittelte Autophagie
Zielproteine haben eine spezifische Sequenz von Aminosäuren, nämlich Lysin, Phenylalanin, Glutaminsäure, Arginin und Glutamin. Diese Sequenz wird bei einer Fehlfaltung freigelegt und wird gezielt abgebaut. LAMPs (oder Lysosom-assoziierte Membranproteine) wirken als Rezeptoren in diesem Weg.
2. Makroautophagie
Auf diesem Weg kapseln doppelmembranartige Strukturen, sogenannte Autophagosomen, zytosolische Proteine ein. Lassen Sie uns sehen, welche Schritte damit verbunden sind.
- Omegasom: Diese Lipiddoppelschichtstrukturen bilden sich während der Initiierung des Prozesses. Sie haben eine längliche Form.
- Phagophor: Omegasomen verlängern sich und bilden eine becherförmige Struktur, die als Phagophore bezeichnet wird. Diese Strukturen dehnen sich weiter aus, um die Ladung wie fehlgefaltetes Protein einzukapseln.
- Autophagosom: Wenn die Proteine in die Membran eingekapselt werden, bilden sie Autophagosomen, die die Fracht vom Zytoplasma trennen.
3. Mikroautophagie
Mikroautophagie ist eine andere Art von Autophagie, die entweder in Lysosomen oder Vakuolen auftritt. Dieser Weg beinhaltet den intrazellulären, nicht selektiven Abbau von Proteinen und Zellorganellen. Dieser Weg ist hauptsächlich für die Aufrechterhaltung der Membranhomöostase, der Größe der Organelle und des Überlebens der Zelle unter Stickstoffknappheit verantwortlich.
Was macht das Lysosom mit Proteinen?
Proteine können auch in Konjugation mit anderen Biomolekülen vorliegen. Für den Abbau können mehr als zwei Enzyme benötigt werden. Lassen Sie uns die verschiedenen daran beteiligten Enzyme besprechen.
- Cathepsin-Proteasen: Peptidase-Enzyme, die zur Familie der Cathepsine gehören, bauen Proteine und Lipoproteine mit geringer Dichte ab. Sie vermittelten auch Endozytose und Makroautophagie mehrerer Enzyme. Sie können auch an Signalisierungsvorgängen teilnehmen.
- Phospholipasen: Sie bauen die Lipoproteine ab, die hauptsächlich in den Zell- und Organellenmembranen vorhanden sind.
- Glykosidasen: Glykogen Verbindungen wie Glykoproteine, Glykosaminoglykane und Glykosphingolipide enthalten, werden normalerweise mit Hilfe von Glykosidasen-Enzymen abgebaut. Diese spalten die an den Termini dieser Polymere vorhandenen Kohlenhydratreste.
- Lysosomale Säurelipasen: Diese spielen eine entscheidende Rolle bei der Membranintegrität, der Signalübertragung und dem Energiestoffwechsel. Sie vermitteln den Abbau von Lipoproteinen und Triglyceriden zu freiem Cholesterin bzw. Fettsäuren.
- Sulfatasen: Diese evolutionär konservierte Familie von Enzymen ist für den Abbau von Glykosaminoglykanen verantwortlich. Einige Beispiele für Glykosaminoglykane sind Heparin, Heparansulfat, Keratansulfat, Sulfolipide und Schwefelbehälterhormone.
- Nukleasen: Diese Enzyme vermitteln die Hydrolyse von Nukleinsäuren wie RNAs (Ribonukleinsäuren) und DNAs (Desoxyribonukleinsäuren).
Funktion von Proteinen in Lysosomen?
Lysosom enthält eine große Vielfalt an Proteinen, die jeweils eine unterschiedliche Struktur und noch vielfältigere Funktionen haben. Lassen Sie uns einige ihrer Funktionen besprechen.
- Membranproteine: Proteine, die in der Membran vorhanden sind, regulieren den Ein- und Austritt von Materialien zum und vom Lysosom. Sie regulieren auch die Fusion von Phagosomen mit der Membran.
- Protonenpumpen: Diese sind in die Membran der Lysosomen eingebettet und sorgen durch Einpumpen von Wasserstoffionen für einen sauren pH-Wert. Die stark saure Umgebung der Organelle ermöglicht die Aktivierung der Enzyme.
- Enzyme: Lysosomen sind ein Lagerhaus für verschiedene Enzyme. Sie sind für den Abbau verschiedener Makromoleküle in ihre jeweiligen Bestandteile verantwortlich.
Bilden Lysosomen Proteine?
Lysosomale Enzyme bauen die Proteine der Reihe nach entweder selektiv oder nicht selektiv ab
um Aminosäuren zu produzieren, die von der Zelle wiederverwendet werden können.
Lysosomen produzieren keine Proteine, wohl aber ihre Bausteine, also Aminosäuren. Normalerweise baut die Zelle alle Proteine ab, die ihr zugeführt werden und von der Zelle nicht mehr benötigt werden. Aber wenn Zellen ausgehungert sind, führen sie einen selektiven Abbau von Proteinen durch, um die Zelle mit Aminosäuren zu versorgen.
Fazit
Der Abbau von Proteinen ist nicht nur wichtig, um sie zu recyceln, sondern auch, um zu verhindern, dass sie sich in den Zellen anreichern. Studien haben gezeigt, dass die Fähigkeit zum Abbau der
Proteine werden mit zunehmendem Alter reduziert.
