Peroxiszóma biológia

Milyen meleg túl meleg az élethez az óceán feneke mélyén?

peroxiszóma

Antibiotikumok baktériumoktól

Sejtvándorlás: egy ismert fehérje újonnan felfedezett funkciója

Molekuláris iránytű a sejtek igazításához

Mi teszi a levelek öregedését ősszel

A keselyű gyöngytyúk demokráciája

Ekembo környezete: Az emberek nyílt tájakon is éltek

| Genetika | Mezőgazdaság, erdészet és állattenyésztés

A búzafajtát vad füvek keresztezésével hozták létre

Milyen meleg túl meleg az élethez az óceán feneke mélyén?

Peroxiszóma

Gén ontológia
Szülő
Organelle
Alárendelt
membrán
Lumen
mátrix
Fehérjekomplexek
QuickGO

Peroxiszómák, Mikrobáknak (elavultnak) is nevezik azokat az eukarióta sejtek sejtorganellumait, amelyeket sejtmembrán vesz körül. Különböző anyagcsere funkciókban fogyasztanak oxigént, ezért tekintik őket az első méregtelenítő eszközöknek, amelyek szükségessé váltak, amikor a földi légkör oxigént tartalmazott.

Építkezés

A peroxiszómák kicsi (100-1000 nm átmérőjű), egyszerű membránnal borított vezikulák, amelyek a sejt citoplazmájában találhatók. [1] [2] Ezeken a membrán által védett, térben elkülönített területeken (sejtrekeszek) olyan reakciók történhetnek, amelyek veszélyesek lennének a sejt számára, ha a citoplazmában történnének. Ez a példa a sejtosztódás fontosságára. A peroxiszómák enzimeket tartalmaznak a hidrogén-peroxid (H2O2) metabolizmusához, ezért hozták létre a „peroxiszóma” kifejezést. Morfológiailag régebben „mikrotesteknek” hívták őket.

A peroxiszómák száma, mérete és fehérjetartalma a sejttípustól és a növekedési körülményektől függ. Például sütőélesztőben (S. cerevisiae) azt a megfigyelést tette, hogy jó glükózellátás mellett csak kevés, kicsi peroxiszóma van jelen. Ha viszont az élesztőt hosszú láncú zsírsavakkal látták el, akkor 20-25 nagy organella képződött. [3]

A molekuláris oxigén gyakran társszubsztrátként szolgál, amelyből hidrogén-peroxid (H2O2) képződik. A peroxiszómák nevüket a hidrogén-peroxidot lebontó peroxidáznak köszönhetik.

Funkciók

A peroxiszómák körülbelül 60 enzimet tartalmaznak, úgynevezett monooxigenázokat és oxidázokat, amelyek katalizálják a zsírsavak, az etanol és más vegyületek oxidatív lebontását. Ezek az enzimek molekuláris oxigént használnak ko-szubsztrátként, így hidrogén-peroxid képződik a sejtek működéséhez. A hidrogén-peroxid egy sejtméreg a citoplazmában, és sok fontos biomolekulát elpusztíthat.

A hidrogén-peroxid kétféleképpen bontható fel. A méregtelenítés egyik lehetősége abban áll, hogy a kataláz azonnal átalakítja aránytalan reakcióban, amelynek során vizet és oxigént termelnek:

A peroxiszómák szintén megegyeznek a peroxidázzal. A hidrogén-peroxidot funkciójuknak megfelelően fogyasztják az alábbiak szerint:

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

Az enzimkoncentrációk gyakran olyan magasak, hogy kristályos aggregátumokat (nukleoidokat) képeznek.

Az endoszimbiotikus hipotézis szerint az evolúció további folyamán a baktériumokhoz hasonló organizmusokat abszorbeálták az "ősi kariotikus" (az eukarióta prekurzorai) sejtek, amelyek már rendelkeztek érzékeny oxigénfelhasználó készülékkel (citromsav-ciklus és légzési lánc), és így képesek voltak oxidatív foszforilezés útján szintetizálni az ATP-t. voltak. Ezek voltak a "modern" mitokondriumok előfutárai.

A peroxiszómák nem voltak feleslegesek, de beépültek a katabolizmusba; A (nagy energiájú) acetil-CoA kapcsolattá vált. Az ábra egy példát mutat be arra, hogy az etanolt nemcsak a hidrogén-peroxid méregtelenítésére használják fel, hanem a katabolizmusban (energia nyereség) és az anabolizmusban (zsírsavak, koleszterin felhalmozódása stb.) Általános jelentőségű metabolittá (acetil-CoA) is átalakítják. . A peroxiszómák tehát hozzájárulnak az etanol metabolizmusához.

Ezenkívül fontos lépéseket katalizálnak az idegek mielinhüvelyében lévő lipidek (plazmalogének) bioszintézisében (ezért a funkcionális rendellenességek gyakran neurológiai károsodásokkal társulnak). A kizárólag a peroxiszómákban lejátszódó specifikus metabolikus utak [4]

  • a fitánsav α-oxidációja
  • a nagyon hosszú láncú, többszörösen telítetlen zsírsavak β-oxidációja
  • a plazmalogének bioszintézise
  • kolinsav konjugálása az epesav szintézisének összefüggésében

Egyéb formák

Glyoxysomák (szintén Glyoxisomák) speciális peroxiszómák, amelyek a zsíros spermium sejtek endospermiumában és tárolószöveteiben találhatók. Nevüket azért kapták, mert részt vesznek a glioxilátciklusban. A glioxiszómákban található enzimek lehetővé teszik a zsírok felhasználását a növényi növekedéshez szükséges biopolimerek (cukor, fehérjék) felépítéséhez.

A fotoszintetikusan aktív növényekben a peroxiszómák is részt vesznek a fotorezpirációban - ott is a mitokondriumokkal együttműködve. Felhívták őket Levélperoxiszómák kijelölt. A növényi glioxiszómák és a levélperoxiszómák átalakíthatják önmagukat. [2]

Megjelenése

A peroxiszómák eredetéről ellentmondásos viták folynak az elmúlt években. Manapság ismert, hogy a mitokondriumokkal analóg peroxiszómák osztódhatnak a sejten belül. A de novo-Az új peroxiszómák kialakulása egy többlépcsős folyamat, amely azzal kezdődik, hogy a prekurzor vezikulák leszorulnak az ER-ből. A kis prekurzor vénák valószínűleg összeolvadnak, és érett peroxiszómát képeznek. A pex3, az integrált membránfehérje, nélkülözhetetlen az élesztő biogeneziséhez. [5]

Fehérjeszállítás

Mivel a peroxiszómák nem tartalmaznak riboszómákat, az összes enzimet szintetizálni kell a citoszolban, majd be kell szállítani a peroxiszómába. [2] Itt a fehérjék összehajtott állapotban poszttranszlációs úton kerülnek a peroxiszómába. [6] Kétféle módszer ismert. A legtöbb fehérje C-terminális szignálszekvenciát igényel, az ún peroxiszóma célzási jel (Peroxiszóma céljel) PTS1. Ez a szignálszekvencia rövidebb, mint a mitokondriumba vagy az ER-be bejuttatandó fehérjéké; a legtöbb esetben csak a három aminosavból áll: szerin-lizin-leucin (SKL). Ezeknek a „PTS1 fehérjéknek” a szignálszekvenciáját a Pex5p felismeri a cytolban, és a peroxiszómába viszi, ahol egy fehérje membrán komplex szállítja a peroxiszóma belsejébe. A protein-Pex5p komplex dokkol a Pex14 integrált membránfehérjére. [7] Ezután a komplexet a Pex2/Pex10/Pex12 komplex transzlokálja. [8.]

A második szállítási útvonalon egy N-terminális és egyben hosszabb szignálpeptidet visz be a Pex7p a peroxiszóma protein-membrán komplexébe. Ezt a szignálszekvenciát PTS2-nek is nevezik, ami azt jelenti, hogy a szállított fehérjék PTS2 fehérjék. Az emlős sejtekben a Pex7p mellett a Pex5p illesztett formáját is használják. A peroxiszóma mátrixába történő transzport után a szignálpeptidet levágjuk.

Betegségek

Betegségek, amelyekben a peroxiszómák szerepet játszanak:

1. Peroxiszóma hibák

  • Zellweger-szindróma
  • Rhizomele Chondrodysplasia punctata 1. típus (a PEX7 gén mutációja)
  • Újszülött adrenoleukodistrófia
  • Infantilis refsum szindróma

2. Peroxiszomális enzimhiba

  • Pseudo-Zellweger-szindróma (az acil-CoA-oxidáz mutációja)
  • X-kapcsolt adrenoleukodistrófia (a VLCFA-CoA szintetáz peroxiszomális transzporter fehérje hibája miatt szekunder)
  • Rhizomele Chrondrodysplasia punctata 2. típus (a DHAPAT gén mutációja)