Glykosomi

Glykosomi ( eng.  Glycosome ) - kalvon ympäröimä organelli , joka sisältää glykolyysientsyymejä . Scott ja Still ottivat termin käyttöön vuonna 1968, kun he osoittivat, että solun sisältämä glykogeeni ei ole staattinen, vaan dynaaminen molekyyli [1] . Glykosomia esiintyy useissa protisteissa , nimittäin useissa kinetoplastidiluokan ( Kinetoplastea ) edustajissa, joiden joukossa on ihmisten sairauksien aiheuttajia, kuten unipahoinvointia , Chagasin tautia ja leishmaniaasia . Organellia ympäröi yksi kalvo ja se sisältää tiheän proteiinimatriisin . Sen uskotaan saaneen alkunsa peroksisomista [2] . Tämä näkemys vahvistettiin Leishmanian ( Leishmania ) genetiikkaa koskevissa teoksissa [3] . Tällä hetkellä kehitetään lääkkeitä, jotka vaikuttavat glykosomien toimintaan.

Termi "glykosomi" viittaa myös hepatosyyteissä esiintyviin glykogeenia sisältäviin rakenteisiin, jotka ovat välttämättömiä sokerin varastoinnissa , mutta näitä rakenteita ei ympäröi kalvo [4] .

Glykosomien rakenne hepatosyyteissä

Glykosomit koostuvat glykogeenista ja proteiineista. Proteiineja edustavat pääasiassa glykogeenin metaboliaan osallistuvat entsyymit. Nämä entsyymit ja glykogeeni muodostavat kompleksin, joka muodostaa erillisen organellin [1] . Glykosomiproteiineja syntetisoivat vapaat sytoplasmiset ribosomit . Ne sisältävät erityisen aminohapposignaalisekvenssin, joka ohjaa ne glykosomeihin [ 5] . Glykosomit ovat yleensä pyöreitä tai soikeita, ja niiden koko vaihtelee solusta toiseen. Glykosomien sisältämä glykogeeni on identtinen sytoplasmassa vapaasti sijaitsevan glykogeenin kanssa [6] . Glykosomit voidaan yhdistää ja jopa kiinnittää erilaisiin organelleihin. Siten on havaittu, että ne voivat kiinnittyä myofibrilleihin , mitokondrioihin , karkeaan endoplasmiseen retikulumiin (ER), polyribosomeihin ja Golgin laitteeseen . Glykosomien väliset toiminnalliset erot voidaan määrittää organelleilla, joihin ne ovat kiinnittyneet; esimerkiksi myofibrilleihin liittyvät glykosomit toimittavat epäsuorasti energiaa myosiinille . ER:ään kiinnitetyt glykosomit voivat käyttää sen glykogeenisyntaasia , fosfataaseja ja fosforylaasia [1] . Glykosomit sisältävät glykogeniiniä , proteiinia, josta glykogeenisynteesi alkaa , sekä glykogeenibiosynteesientsyymejä [1] .

Protististen glykosomien toiminnot

Glykosomit osallistuvat moniin solun aineenvaihduntaprosesseihin. Glykosomien päätehtävä on glykolyysin toteuttaminen. Kaikki glykolyysin avainentsyymit sijaitsevat glykosomissa, mutta glykolyysi ei tapahdu kokonaan sytoplasmassa. Varsinaista ATP:n tuotantoa glykosomien sisällä ei tapahdu, se tapahtuu glykosomin ulkopuolella sytoplasmassa. Glykosomeissa glukoosi muuttuu 3-fosfoglyseraatiksi , kun taas NAD + palautuu glykosomissa. Toinen tärkeä prosessi, joka tapahtuu glykosomeissa, on pelastus , jossa nukleotidit muodostuvat uudelleen välituotteista niiden hajoamisreiteillä . Tämä prosessi on tärkeä, koska glykosomeja sisältävien loisalkueläinten solut eivät kykene de novo -nukleotidisynteesiin . Muissa organismeissa nukleotidien "pelastusentsyymit" sijaitsevat sytoplasmassa. Glykosomit sisältävät nukleotidiaineenvaihdunnan entsyymejä, kuten guaniini- ja adeniinifosforibosyylitransferaasia, hypoksantiini:guaniinifosforibosyylitransferaasia ja ksantiinifosforibosyylitransferaasia. Kaikki nämä entsyymit sisältävät signaalisekvenssin C-päässä , joka ohjaa ne glyoksisomeihin. Glykosomeissa tapahtuu myös välttämättömien lipidien [ ( eetterilipidit ) synteesi ja rasvahappojen β-hapetus [2] [5] .  

Glykosomien tyypit hepatosyyteissä

Glykosomeja on kahta tyyppiä: lyoglykosomit ja desmoglykosomit ( englanniksi  lyoglykosomit ja desmoglykosomit ). Ne eroavat siitä, mihin organelleihin ne liittyvät, sekä solun lukumäärässä. On osoitettu, että terveissä soluissa on enemmän lyoglykosomeja ja stressissä olevissa soluissa enemmän desmoglykosomeja. Lyoglykosomit ovat vapaasti kelluvia glykosomeja sytosolissa . Ne ovat vähemmän elektronitiheitä kuin desmoglykosomit ja ovat usein järjestetty ketjuihin. Koska lyoglykosomit ovat vapaasti leviäviä, ne voidaan eristää kiehuvalla vedellä. Desmoglykosomit liittyvät solun muihin organelleihin ja rakenteisiin. Kuten edellä mainittiin, ne voivat liittyä organelleihin, kuten myofibrilleihin, mitokondrioihin ja ER:iin. Desmoglykosomit eivät muodosta klustereita eivätkä liity toisiinsa. Proteiinien suuresta määrästä johtuen desmoglykosomit näyttävät olevan elektronitiheämpiä kuin lyoglykosomit. Koska ne liittyvät muihin organelleihin, desmoglykosomeja ei voida eristää kiehuvalla vedellä [1] .

Protististen glykosomien alkuperä

Glykosomit ovat peroksisomista johdettujen organellien joukossa erikoistuimpia organelleja. Korkeampien eukaryoottien peroksisomit ovat hyvin samanlaisia ​​kuin glykosomit, samoin kuin glyoksisomit , joita löytyy joistakin kasveista ja sienistä . Glykosomi on samanlainen kuin ne tärkeimmiltä rakenteellisilta ominaisuuksiltaan, kuten yhden kalvon ja tiheän proteiinimatriisin läsnäolo. On osoitettu, että jotkin peroksisomeissa esiintyvät aineenvaihduntaprosessit tapahtuvat myös trypanosomien glykosomeissa. Lisäksi proteiinin glykosomeihin tuonnin signaalisekvenssi on hyvin samanlainen kuin peroksisomiproteiinien signaalisekvenssi. Lisäksi glykosomien ja peroksisomien proteiinisekvenssit ovat samanlaisia ​​paitsi signaalisekvenssien alueella. Plastidiproteiineja vastaavia proteiineja on löydetty glykosomeista , joten on ehdotettu, että horisontaalista geeninsiirtoa fotosynteettisestä organismista tapahtui kerran, ja näiden geenien proteiinit löytyvät nykyaikaisista peroksisomeista ja glykosomeista. Kuten peroksisomeilla, glykosomeilla ei ole omaa genomia [2] .

Protististen glykosomien kliininen merkitys

Toisin kuin peroksisomit, useimmat trypanosomit, joissa on glykosomeja, ovat elintärkeitä. Siksi kehitetään lääkkeitä, jotka estävät glykosomien toimintaa. Glykosomit eivät toimi kriittisten entsyymien puuttuessa. Nämä entsyymit osallistuvat välttämättömien lipidien synteesiin ja tiettyjen rasvahappojen β-hapetukseen. Glykosomin puuttuessa nämä entsyymit pääsevät sytosoliin, jossa ne tuhoutuvat. Välttämättömät lipidit ovat välttämättömiä loisille sulkeakseen elinkaaren [2] . Loiset tarvitsevat glykosomaalista glykolyysiä stressaavissa tilanteissa, joissa ATP:tä ei ole, mutta glykolyysissä olevia yhdisteitä on läsnä. Siksi glykosomeihin vaikuttavat lääkkeet voivat olla tehokas lääke loistauteja vastaan ​​[7] .

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 3 4 5 Rybicka KK Glykosomit - glykogeeniaineenvaihdunnan organellit.  (englanniksi)  // Tissue & cell. - 1996. - Voi. 28, nro. 3 . - s. 253-265. — PMID 8701432 .
2. ↑ 1 2 3 4 Parsons M. Glykosomit: loiset ja peroksisomaalisen tarkoituksen erot.  (englanti)  // Molekyylimikrobiologia. - 2004. - Voi. 53, nro. 3 . - s. 717-724. - doi : 10.1111/j.1365-2958.2004.04203.x . — PMID 15255886 .
3. ↑ Flaspohler JA , Rickoll WL , Beverley SM , Parsons M. Peroksiini 2 -geeniin liittyvän Leishmania-geenin toiminnallinen tunnistaminen paljastaa glykosomien ja peroksisomien yhteisen alkuperän.  (englanti)  // Molekyyli- ja solubiologia. - 1997. - Voi. 17, ei. 3 . - s. 1093-1101. — PMID 9032236 .
4. ↑ Elaine N., Jon Mallat PBW Human Anatomy. - San Francisco: Benjamin Cummings (Pearson), 2008. - s. 697.
5. ↑ 1 2 Parsons M. , Furuya T. , Pal S. , Kessler P. Peroksisomien ja glykosomien biogeneesi ja toiminta.  (englanti)  // Molekyyli- ja biokemiallinen parasitologia. - 2001. - Voi. 115, nro. 1 . - s. 19-28. — PMID 11377736 .
6. ↑ Valkoiset JG -verihiutaleglykosomit.  (englanti)  // Verihiutaleet. - 1999. - Voi. 10, ei. 4 . - s. 242-246. - doi : 10.1080/09537109976095 . — PMID 16801099 .
7. ↑ Galland N. , de Walque S. , Vocken FG , Verlinde CL , Michels PA Sisäinen sekvenssi kohdistaa Trypanosoma brucei triosephosphate-isomeraasin glykosomeihin.  (englanti)  // Molekyyli- ja biokemiallinen parasitologia. - 2010. - Vol. 171, nro 1 . - s. 45-49. - doi : 10.1016/j.molbiopara.2010.01.002 . — PMID 20138091 .