Biologia Peroxisomului

Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?

Antibiotice din bacterii

Migrația celulară: funcția nou descoperită a unei proteine cunoscute

Busolă moleculară pentru alinierea celulelor

Ceea ce face ca frunzele să îmbătrânească toamna

Democrația bibilicilor vultur

Mediul lui Ekembo: Oamenii au trăit și în peisaje deschise

| Genetica | Agricultură, silvicultură și creșterea animalelor

Soiul de grâu a fost creat prin traversarea ierburilor sălbatice

Cât de fierbinte este prea fierbinte pentru viața adâncă sub fundul oceanului?

Peroxisom

Ontologia genică

Mamă
Organele
Subordonat
membrană Lumeni matrice Complexe proteice
QuickGO

Peroxisomii, numite și microcorpi (depășite), sunt organite celulare din celulele eucariote care sunt înconjurate de o membrană celulară. Acestea consumă oxigen într-o varietate de funcții metabolice și, prin urmare, sunt considerate a fi primele dispozitive de detoxifiere care au devenit necesare atunci când atmosfera terestră conținea oxigen.

constructie

Peroxisomii sunt vezicule mici (100-1000 nm diametru) acoperite cu o membrană simplă care se află în citoplasma unei celule. [1] [2] În aceste zone separate spațial (compartimente celulare), protejate de membrană, pot avea loc reacții care ar fi periculoase pentru celulă dacă ar apărea în citoplasmă. Acesta este un exemplu al importanței compartimentării celulare. Peroxisomii conțin enzime pentru metabolismul peroxidului de hidrogen (H2O2), motiv pentru care s-a stabilit termenul „peroxizom”. Morfologic, acestea erau denumite „microcorpi”.

Numărul, dimensiunea și conținutul de proteine ale peroxizomilor depind de tipul celulei și de condițiile de creștere. De exemplu, în drojdia de brutar (S. cerevisiae) a făcut observația că, cu o cantitate bună de glucoză, sunt prezenți doar câțiva peroxizomi mici. Dacă, pe de altă parte, drojdia a fost alimentată cu acizi grași cu lanț lung, s-au format 20 până la 25 de organite mari. [3]

Oxigenul molecular servește adesea ca un co-substrat din care se formează apoi peroxidul de hidrogen (H2O2). Peroxizomii își datorează numele peroxidazei care degradează peroxidul de hidrogen.

Funcții

Peroxizomii conțin în jur de 60 de enzime numite monooxigenaze și oxidaze, care catalizează descompunerea oxidativă a acizilor grași, a etanolului și a altor compuși. Aceste enzime folosesc oxigenul molecular ca un co-substrat, astfel încât peroxidul de hidrogen este format pentru funcția celulară. Peroxidul de hidrogen este o otravă celulară în citoplasmă și poate distruge multe biomolecule importante.

Peroxidul de hidrogen poate fi descompus în două moduri. O posibilitate de detoxifiere este conversia sa imediată prin catalază într-o reacție de disproporționare, prin care se creează apă și oxigen:

Peroxisomii au și peroxidaza omonimă. Peroxidul de hidrogen este consumat pentru funcția lor în funcție de:

$ \ mathrmH_2 + H_2O_2 \ xrightarrow R + 2 \ H_2O> $

Deseori concentrațiile de enzime sunt atât de mari încât formează agregate cristaline (nucleoizi).

Conform ipotezei endosimbiotice, în cursul evoluției, organismele asemănătoare bacteriilor au fost absorbite de celulele „cariotice primordiale” (precursori ai eucariotei), care aveau deja un aparat sensibil de utilizare a oxigenului (ciclul acidului citric și lanțul respirator) și erau astfel capabili să sintetizeze ATP prin fosforilare oxidativă erau. Aceștia au fost premergătorii mitocondriilor „moderne”.

Peroxizomii nu au devenit de prisos, dar au fost integrați în catabolism; Acetil-CoA (cu energie ridicată) a devenit legătura. Figura arată un exemplu al modului în care etanolul este utilizat nu numai pentru detoxifierea peroxidului de hidrogen, ci și pentru a fi transformat într-un metabolit (acetil-CoA) de importanță generală în catabolism (câștig de energie) și anabolism (acumulare de acizi grași, colesterol etc.) . Peroxisomii contribuie astfel la metabolismul etanolului.

În plus, ele catalizează pași importanți în biosinteza lipidelor (plasmalogeni) în teaca de mielină a nervilor (prin urmare, tulburările funcționale sunt adesea asociate cu leziuni neurologice). Căile metabolice specifice care au loc exclusiv în peroxizomi sunt [4]

α-oxidarea acidului fentanic
β-oxidarea acizilor grași polinesaturați cu lanț foarte lung
biosinteza plasmalogenilor
conjugarea acidului colic în contextul sintezei acidului biliar

Alte forme

Glicozomi (de asemenea Gliozizomi) sunt peroxizomi specializați care se găsesc în endosperm și țesuturile de depozitare ale spermatozoizilor grași. Și-au primit numele deoarece sunt implicați în ciclul glioxilat. Enzimele conținute în gliozizomi permit utilizarea grăsimilor pentru a acumula biopolimeri (zahăr, proteine), care sunt necesare pentru creșterea plantelor.

La plantele active fotosintetic, peroxizomii iau parte și la fotorespirație - acolo și în cooperare cu mitocondriile. Ei sunt numiti, cunoscuti Peroxizomii frunzelor desemnat. Glicozomii vegetali și peroxizomii din frunze se pot transforma unul în celălalt. [2]

Apariția

Originea peroxizomilor a făcut obiectul unor controverse în ultimii ani. În zilele noastre se știe că peroxizomii, analogi mitocondriilor, se pot înmulți prin divizarea în interiorul celulei. de novo-Formarea de noi peroxizomi este un proces în mai multe etape care începe cu ciupirea veziculelor precursoare din ER. Micile vene precursoare probabil se topesc apoi pentru a forma un peroxizom matur. Pex3, o proteină membranară integrală, este esențială pentru biogeneza drojdiei. [5]

Transportul proteinelor

Deoarece peroxizomii nu conțin ribozomi, toate enzimele trebuie sintetizate în citosol și apoi transportate în peroxizom. [2] Aici, proteinele sunt aduse în peroxizom post-translațional în starea pliată. [6] Se cunosc două moduri. Majoritatea proteinelor necesită o secvență de semnal C-terminal, așa-numita semnal de țintire peroxizom (Semnal țintă Peroxisom) PTS1. Această secvență semnal este mai scurtă decât cea a proteinelor care urmează să fie aduse în mitocondrie sau ER; în majoritatea cazurilor, este format doar din cei trei aminoacizi serină-lizină-leucină (SKL). Secvența semnal a acelor „proteine PTS1” este recunoscută în citsol de Pex5p și transportată la peroxizom, unde sunt transportate printr-un complex de membrane proteice în interiorul peroxizomului. Complexul proteină-Pex5p se atasează pe proteina membrana integrală Pex14. [7] Complexul este apoi translocat de complexul Pex2/Pex10/Pex12. [A 8-a]

În cea de-a doua cale de transport, o peptidă N-terminală și, de asemenea, mai lungă de semnal este adusă la complexul de membrană proteică a peroxizomului de către Pex7p. Această secvență semnal este, de asemenea, denumită PTS2, ceea ce înseamnă că proteinele transportate sunt proteine PTS2. Pe lângă Pex7p, o formă îmbinată de Pex5p este utilizată și în celulele mamiferelor. După transportul în matricea peroxizomului, peptida semnal este apoi întreruptă.

Boli

Boli în care peroxizomii joacă un rol:

1. Defecte peroxiomice

Sindromul Zellweger
Rhizomele Condrodisplazie punctata tip 1 (mutație a genei PEX7)
Adrenoleucodistrofia neonatală
Sindromul Refsum infantil

2. Defect enzimatic peroxisomal

Sindromul pseudo-Zellweger (mutația acil-CoA oxidazei)
Adrenoleucodistrofia legată de X (secundară datorită defectului proteinei transportoare peroxizomale pentru sintetaza VLCFA-CoA
Rhizomele Chrondrodysplasia punctata tip 2 (mutația genei DHAPAT)