Lisosom, Endosom, dan Degradasi

Lisosom adalah organel asam yang berisi hidrolase, berfungsi sebagai kompartemen degradatif utama sel, memecah materi yang dikirim melalui sistem endosom dan melalui autofagi. Endosom yang memasoknya menyortir dan mematangkan kargo yang diinternalisasi, sementara lisosom itu sendiri kini dikenal tidak hanya sebagai pusat daur ulang tetapi juga sebagai pusat pensinyalan yang merasakan nutrisi dan mengoordinasikan pembersihan.

Definition

Lisosom adalah organel terikat membran dengan lumen asam yang kaya akan enzim hidrolitik yang mendegradasi makromolekul yang dikirim melalui jalur endosom dan melalui autofagi, mendaur ulang produk pemecahannya dan bertindak sebagai pusat pensinyalan dan pendeteksi nutrisi seluler.

Scope

Entri ini mencakup jalur penyortiran dan pematangan endosom, biogenesis lisosom dan lingkungan asam-hidrolase, rute pengiriman kargo ke lisosom (endositosis, fagositosis, dan autofagi), serta peran lisosom dalam merasakan nutrisi dan pensinyalan homeostatis. Ini adalah topik referensi biologi sel dan histologi, bukan panduan klinis.

Core questions

• Bagaimana kargo yang diinternalisasi di permukaan sel matang melalui endosom menuju lisosom?
• Bagaimana lingkungan lisosom yang asam dan hidrolitik dihasilkan dan dipertahankan?
• Bagaimana autofagi mengirimkan materi intraseluler untuk degradasi?
• Bagaimana lisosom merasakan nutrisi dan memberi sinyal untuk mengoordinasikan metabolisme seluler?

Key concepts

• Endosom awal dan akhir
• Pematangan dan penyortiran endosom
• Hidrolase asam lisosom dan V-ATPase
• Autofagi dan autofagosom
• Fagositosis dan heterofagi
• Penargetan manosa-6-fosfat pada hidrolase
• Pendeteksi nutrisi dan pensinyalan lisosom

Key theories

Autofagi

Sel mengasingkan komponen sitoplasma dan organel yang rusak di dalam autofagosom bermembran ganda yang berfusi dengan lisosom untuk degradasi, memungkinkan pembaruan diri dan kelangsungan hidup di bawah tekanan dan kekurangan nutrisi.

Lisosom sebagai pusat pensinyalan

Selain degradasi, permukaan lisosom merasakan ketersediaan asam amino dan mengintegrasikan sinyal nutrisi—dicontohkan oleh aktivasi mTORC1 di lisosom—menghubungkan organel dengan program pertumbuhan dan pembersihan.

Mechanisms

Materi yang diambil melalui endositosis memasuki endosom awal, yang menyortir kargo untuk didaur ulang ke permukaan atau untuk degradasi; kargo yang ditujukan untuk dihancurkan dipertahankan saat endosom matang, mengasam, dan akhirnya mengirimkan isinya ke lisosom. Hidrolase lisosom disintesis dalam jalur sekretori, ditandai untuk pengiriman dan dikonsentrasikan dalam lumen asam yang dipertahankan oleh pompa proton vakuolar, di mana mereka mendegradasi protein, lipid, asam nukleat, dan karbohidrat. Komponen intraseluler mencapai lisosom melalui autofagi, di mana autofagosom bermembran ganda menelan sitoplasma dan organel serta berfusi dengan lisosom. Membran lisosom juga merasakan status nutrisi dan berfungsi sebagai platform untuk pensinyalan yang mengoordinasikan pembersihan seluler dengan pertumbuhan dan metabolisme.

Clinical relevance

Defisiensi enzim lisosom individual menyebabkan penyakit penyimpanan lisosom, dan autofagi yang tidak teratur serta pensinyalan lisosom terlibat dalam neurodegenerasi, penyakit metabolik, dan penuaan. Entri ini menjelaskan mekanisme degradatif dan pensinyalan normal yang terlibat dan bukan merupakan dasar untuk keputusan diagnostik atau pengobatan individual.

History

Lisosom ditemukan oleh Christian de Duve pada tahun 1950-an melalui fraksinasi sel, yang mengungkapkan partikel yang penuh dengan hidrolase asam laten; ia kemudian menamainya dan berbagi Hadiah Nobel tahun 1974. Diseksi molekuler autofagi oleh Yoshinori Ohsumi, yang diakui dengan Hadiah Nobel Fisiologi atau Kedokteran tahun 2016, dan karya selanjutnya yang menetapkan lisosom sebagai pusat pensinyalan membentuk kembali pemahaman tentang peran organel tersebut.

Key figures

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

Seminal works

• klionsky2000
• mizushima2008
• saftig2009

Frequently asked questions

Apa perbedaan antara endosom dan lisosom?

Endosom adalah kompartemen penyortiran dan pematangan yang menerima materi yang diinternalisasi dan menentukan nasibnya, sedangkan lisosom adalah kompartemen terminal yang sangat asam tempat enzim hidrolitik benar-benar mendegradasi kargo yang dikirim.

Bagaimana autofagi menggunakan lisosom?

Dalam autofagi, autofagosom bermembran ganda menelan materi sitoplasma atau organel yang rusak dan berfusi dengan lisosom, yang hidrolasenya memecah isinya untuk didaur ulang.