الجسيمات الحالة، الجسيمات الداخلية، والتحلل

الجسيمات الحالة (Lysosomes) هي عضيات حمضية مملوءة بالهيدرولازات، وتعمل كحجرة التحلل الرئيسية للخلية، حيث تقوم بتكسير المواد التي يتم توصيلها عبر الجهاز الإندوسومي وعن طريق الالتهام الذاتي. تقوم الجسيمات الداخلية (Endosomes) التي تغذيها بفرز وتطوير الحمولة الداخلية، بينما يُعرف الجسيم الحال الآن ليس فقط كمركز لإعادة التدوير ولكن كمركز إشارات يستشعر المغذيات وينسق عملية التخلص.

Definition

الجسيمات الحالة هي عضيات محاطة بغشاء ذات تجويف حمضي غني بالإنزيمات المحللة التي تحلل الجزيئات الكبيرة التي يتم توصيلها عبر المسار الإندوسومي وعن طريق الالتهام الذاتي، وتعيد تدوير نواتج تحللها وتعمل كمركز خلوي لاستشعار المغذيات والإشارات.

Scope

يغطي هذا المدخل مسار الفرز والنضج الإندوسومي، والتخليق الحيوي للجسيمات الحالة وبيئة الهيدرولاز الحمضية، والطرق التي تصل بها الحمولة إلى الجسيم الحال (الالتقام الخلوي، البلعمة، والالتهام الذاتي)، ودور الجسيم الحال في استشعار المغذيات والإشارات الاستتبابية. إنه موضوع مرجعي في علم الأحياء الخلوي وعلم الأنسجة، وليس إرشادات سريرية.

Core questions

• كيف تنضج الحمولة الداخلية على سطح الخلية عبر الجسيمات الداخلية إلى الجسيم الحال؟
• كيف تتولد البيئة الحمضية والمحللة للجسيم الحال ويتم احتواؤها؟
• كيف يقوم الالتهام الذاتي بتوصيل المواد داخل الخلوية للتحلل؟
• كيف يستشعر الجسيم الحال المغذيات ويشير لتنسيق الأيض الخلوي؟

Key concepts

• الجسيمات الداخلية المبكرة والمتأخرة
• نضوج الجسيمات الداخلية وفرزها
• هيدرولازات الجسيمات الحالة الحمضية و V-ATPase
• الالتهام الذاتي والجسيمات الذاتية
• البلعمة والبلعمة غير المتجانسة
• استهداف المانوز-6-فوسفات للهيدرولازات
• استشعار المغذيات والإشارات في الجسيمات الحالة

Key theories

الالتهام الذاتي

تحبس الخلايا المكونات السيتوبلازمية والعضيات التالفة داخل جسيمات ذاتية مزدوجة الغشاء تندمج مع الجسيمات الحالة للتحلل، مما يتيح التجديد الذاتي والبقاء على قيد الحياة تحت الضغط ونقص المغذيات.

الجسيم الحال كمركز إشارات

بالإضافة إلى التحلل، يستشعر سطح الجسيم الحال توفر الأحماض الأمينية ويدمج إشارات المغذيات - يتجلى ذلك في تنشيط mTORC1 في الجسيم الحال - مما يربط العضية ببرامج النمو والتخلص.

Mechanisms

تدخل المواد التي يتم التقاطها عن طريق الالتقام الخلوي إلى الجسيمات الداخلية المبكرة، والتي تفرز الحمولة لإعادة تدويرها إلى السطح أو للتحلل؛ ويتم الاحتفاظ بالحمولة المخصصة للتدمير مع نضوج الجسيم الداخلي، وتحمضه، وفي النهاية تسليم محتوياته إلى الجسيم الحال. يتم تصنيع هيدرولازات الجسيمات الحالة في مسار الإفراز، ويتم وسمها للتوصيل وتركيزها في تجويف حمضي يتم الحفاظ عليه بواسطة مضخة بروتون فجوية، حيث تقوم بتحليل البروتينات والدهون والأحماض النووية والكربوهيدرات. تصل المكونات داخل الخلوية إلى الجسيم الحال عن طريق الالتهام الذاتي، حيث تقوم الجسيمات الذاتية المزدوجة الغشاء بابتلاع السيتوبلازم والعضيات وتندمج مع الجسيم الحال. يستشعر غشاء الجسيم الحال أيضًا حالة المغذيات ويعمل كمنصة للإشارات التي تنسق التخلص الخلوي مع النمو والتمثيل الغذائي.

Clinical relevance

تسبب أوجه القصور في الإنزيمات الليزوزومية الفردية اضطرابات تخزين الليزوزومات، ويُعتقد أن الالتهام الذاتي غير المنظم والإشارات الليزوزومية متورطة في التنكس العصبي، وأمراض التمثيل الغذائي، والشيخوخة. يصف هذا المدخل آليات التحلل والإشارات الطبيعية المعنية ولا يشكل أساسًا لقرارات التشخيص أو العلاج الفردية.

History

اكتشف كريستيان دي دوف الجسيم الحال في الخمسينيات من القرن الماضي من خلال تجزئة الخلايا، والتي كشفت عن جسيم مليء بالهيدرولازات الحمضية الكامنة؛ وقد أطلق عليه لاحقًا اسمه وشارك في جائزة نوبل عام 1974. أعادت عملية التشريح الجزيئي للالتهام الذاتي التي قام بها يوشينوري أوهسومي، والتي حظيت بالتقدير من خلال جائزة نوبل في الفسيولوجيا أو الطب لعام 2016، والعمل اللاحق الذي أثبت أن الجسيم الحال مركز إشارات، تشكيل فهم دور العضية.

Key figures

• Christian de Duve
• Daniel Klionsky
• Yoshinori Ohsumi
• Andrea Ballabio
• David Sabatini

Seminal works

• klionsky2000
• mizushima2008
• saftig2009

Frequently asked questions

ما الفرق بين الجسيم الداخلي والجسيم الحال؟

الجسيمات الداخلية هي حجرات الفرز والنضج التي تستقبل المواد الداخلية وتقرر مصيرها، بينما الجسيم الحال هو الحجرة النهائية شديدة الحمضية حيث تقوم الإنزيمات المحللة بتحليل الحمولة التي تم توصيلها بالفعل.

كيف يستخدم الالتهام الذاتي الجسيم الحال؟

في الالتهام الذاتي، يبتلع جسيم ذاتي مزدوج الغشاء مواد سيتوبلازمية أو عضيات تالفة ويندمج مع الجسيم الحال، الذي تقوم هيدرولازاته بتكسير المحتويات لإعادة تدويرها.