Lisossomos, Endossomos e Degradação

Os lisossomos são organelos ácidos, repletos de hidrolases, que atuam como o principal compartimento degradativo da célula, decompondo o material entregue através do sistema endossomal e por autofagia. Os endossomos que os alimentam classificam e amadurecem a carga internalizada, enquanto o próprio lisossomo é agora reconhecido não apenas como um centro de reciclagem, mas como um centro de sinalização que deteta nutrientes e coordena a depuração.

Definition

Os lisossomos são organelos delimitados por membrana com um lúmen ácido rico em enzimas hidrolíticas que degradam macromoléculas entregues através da via endossomal e por autofagia, reciclando os seus produtos de degradação e atuando como um centro celular de deteção de nutrientes e sinalização.

Scope

Esta entrada abrange a via de classificação e maturação endossomal, a biogénese lisossomal e o ambiente de hidrolase ácida, as rotas pelas quais a carga chega ao lisossomo (endocitose, fagocitose e autofagia), e o papel do lisossomo na deteção de nutrientes e na sinalização homeostática. É um tópico de referência de biologia celular e histologia, não uma orientação clínica.

Core questions

• Como a carga internalizada na superfície celular amadurece através dos endossomos até o lisossomo?
• Como é gerado e contido o ambiente lisossomal ácido e hidrolítico?
• Como a autofagia entrega material intracelular para degradação?
• Como o lisossomo deteta nutrientes e sinaliza para coordenar o metabolismo celular?

Key concepts

• Endossomos precoces e tardios
• Maturação e classificação de endossomos
• Hidrolases ácidas lisossomais e a V-ATPase
• Autofagia e autofagossomos
• Fagocitose e heterofagia
• Direcionamento de hidrolases por manose-6-fosfato
• Deteção de nutrientes e sinalização lisossomal

Key theories

Autofagia

As células sequestram componentes citoplasmáticos e organelos danificados dentro de autofagossomos de dupla membrana que se fundem com os lisossomos para degradação, permitindo a autorrenovação e a sobrevivência sob stress e privação de nutrientes.

Lisossomo como centro de sinalização

Para além da degradação, a superfície lisossomal deteta a disponibilidade de aminoácidos e integra sinais de nutrientes — exemplificado pela ativação de mTORC1 no lisossomo — ligando o organelo a programas de crescimento e depuração.

Mechanisms

O material internalizado por endocitose entra nos endossomos precoces, que classificam a carga para reciclagem para a superfície ou para degradação; a carga destinada à destruição é retida à medida que o endossomo amadurece, acidifica e, finalmente, entrega o seu conteúdo ao lisossomo. As hidrolases lisossomais são sintetizadas na via secretora, marcadas para entrega e concentradas num lúmen ácido mantido por uma bomba de protões vacuolar, onde degradam proteínas, lípidos, ácidos nucleicos e hidratos de carbono. Os componentes intracelulares chegam ao lisossomo por autofagia, na qual autofagossomos de dupla membrana englobam citoplasma e organelos e se fundem com o lisossomo. A membrana lisossomal também deteta o estado nutricional e serve como plataforma para a sinalização que coordena a depuração celular com o crescimento e o metabolismo.

Clinical relevance

As deficiências de enzimas lisossomais individuais causam doenças de armazenamento lisossomal, e a autofagia desregulada e a sinalização lisossomal estão implicadas na neurodegeneração, doenças metabólicas e envelhecimento. Esta entrada descreve os mecanismos normais de degradação e sinalização envolvidos e não constitui uma base para decisões individuais de diagnóstico ou tratamento.

History

O lisossomo foi descoberto por Christian de Duve na década de 1950 através da fracionamento celular, que revelou uma partícula repleta de hidrolases ácidas latentes; ele mais tarde nomeou-o e partilhou o Prémio Nobel de 1974. A dissecação molecular da autofagia por Yoshinori Ohsumi, reconhecida pelo Prémio Nobel de Fisiologia ou Medicina de 2016, e trabalhos posteriores que estabeleceram o lisossomo como um centro de sinalização, reformularam a compreensão do papel do organelo.

Key figures

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

Seminal works

• klionsky2000
• mizushima2008
• saftig2009

Frequently asked questions

Qual é a diferença entre um endossomo e um lisossomo?

Os endossomos são os compartimentos de classificação e maturação que recebem material internalizado e decidem o seu destino, enquanto o lisossomo é o compartimento terminal, altamente ácido, onde as enzimas hidrolíticas realmente degradam a carga entregue.

Como a autofagia utiliza o lisossomo?

Na autofagia, um autofagossomo de dupla membrana engloba material citoplasmático ou organelos danificados e funde-se com o lisossomo, cujas hidrolases decompõem o conteúdo para reciclagem.