Biológia peroxizómu

Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?

dlhým reťazcom

Antibiotiká z baktérií

Migrácia buniek: novoobjavená funkcia známeho proteínu

Molekulárny kompas na zarovnanie buniek

Čo robí listy na jeseň starnúcimi

Demokracia perličiek

Prostredie spoločnosti Ekembo: Ľudia tiež žili v otvorenej krajine

| Genetika | Poľnohospodárstvo, lesníctvo a chov zvierat

Pšeničná odroda vznikla krížením divých tráv

Aké horúce je príliš horúce na život hlboko pod dnom oceánu?

Peroxizóm

Génová ontológia
Rodič
Organelle
Podriadený
membrána
Lúmenov
matrica
Komplexy bielkovín
QuickGO

Peroxizómy, Mikroprotilátky (neaktuálne) sa tiež nazývajú bunkové organely v eukaryotických bunkách, ktoré sú obklopené bunkovou membránou. Spotrebujú kyslík pri rôznych metabolických funkciách, a preto sa považujú za prvé detoxikačné zariadenia, ktoré sa stali nevyhnutnými, keď zemská atmosféra obsahovala kyslík.

konštrukcia

Peroxizómy sú malé (priemer 100 - 1 000 nm) vezikuly pokryté jednoduchou membránou, ktoré sú umiestnené v cytoplazme bunky. [1] [2] V týchto priestorovo oddelených oblastiach (bunkových kompartmentoch) chránených membránou môžu prebiehať reakcie, ktoré by boli pre bunku nebezpečné, ak by sa vyskytli v cytoplazme. Toto je príklad dôležitosti kompartmentácie buniek. Peroxizómy obsahujú enzýmy na metabolizmus peroxidu vodíka (H2O2), a preto sa ustálil pojem „peroxizóm“. Z morfologického hľadiska sa zvykli označovať ako „mikrobody“.

Počet, veľkosť a obsah bielkovín v peroxizómoch závisia od typu bunky a podmienok rastu. Napríklad v pekárskych kvasniciach (S. cerevisiae) zistili, že pri dobrom prísune glukózy je prítomných iba niekoľko malých peroxizómov. Ak sa naopak kvasinkám dodávali mastné kyseliny s dlhým reťazcom, vzniklo 20 až 25 veľkých organel. [3]

Molekulárny kyslík často slúži ako ko-substrát, z ktorého sa potom vytvára peroxid vodíka (H2O2). Peroxizómy vďačia za svoje meno peroxidáze degradujúcej peroxid vodíka.

Funkcie

Peroxizómy obsahujú asi 60 enzýmov nazývaných monooxygenázy a oxidázy, ktoré katalyzujú oxidačný rozklad mastných kyselín, etanolu a ďalších zlúčenín. Tieto enzýmy používajú molekulárny kyslík ako ko-substrát, takže sa pre funkciu buniek vytvára peroxid vodíka. Peroxid vodíka je bunkový jed v cytoplazme a môže zničiť mnoho dôležitých biomolekúl.

Peroxid vodíka sa dá štiepiť dvoma spôsobmi. Jedna z možností detoxikácie spočíva v jej okamžitej premene katalázou v disproporcionálnej reakcii, pri ktorej sa vytvára voda a kyslík:

Peroxizómy majú tiež rovnomennú peroxidázu. Peroxid vodíka sa na svoju funkciu spotrebuje podľa:

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

Koncentrácie enzýmov sú často také vysoké, že vytvárajú kryštalické agregáty (nukleoidy).

Podľa endosymbiotickej hypotézy boli v ďalšom priebehu evolúcie organizmy podobné baktériám absorbované „prvotnými karyotickými“ (prekurzormi eukaryotických) buniek, ktoré už mali rozumný aparát na využitie kyslíka (cyklus kyseliny citrónovej a dýchací reťazec), a boli tak schopné syntetizovať ATP prostredníctvom oxidačnej fosforylácie boli. Boli to predchodcovia „moderných“ mitochondrií.

Peroxizómy sa nestali nadbytočnými, ale boli integrované do katabolizmu; Spojením sa stal (vysokoenergetický) acetyl-CoA. Obrázok ukazuje príklad toho, ako sa etanol používa nielen na detoxikáciu peroxidu vodíka, ale aj na jeho premenu na metabolit (acetyl-CoA) so všeobecným významom pri katabolizme (energetický zisk) a anabolizme (hromadenie mastných kyselín, cholesterolu atď.) . Peroxizómy tak prispievajú k metabolizmu etanolu.

Okrem toho katalyzujú dôležité kroky v biosyntéze lipidov (plazmalogénov) v myelínovom obale nervov (preto sú poruchy ich funkcií často spojené s neurologickým poškodením). Špecifické metabolické dráhy, ktoré prebiehajú výlučne v peroxizómoch, sú [4].

  • α-oxidácia kyseliny fytánovej
  • β-oxidácia polynenasýtených mastných kyselín s veľmi dlhým reťazcom
  • biosyntéza plazmalogénov
  • konjugácia kyseliny cholovej v priebehu syntézy žlčových kyselín

Iné formy

Glyoxysomy (tiež Glyoxizómy) sú špecializované peroxizómy, ktoré sa nachádzajú v endosperme a zásobných tkanivách tukových spermií. Dostali svoje meno, pretože sú zapojené do glyoxylátového cyklu. Enzýmy obsiahnuté v glyoxysómoch umožňujú použitie tukov na tvorbu biopolymérov (cukor, bielkoviny), ktoré sú potrebné pre rast rastlín.

Vo fotosynteticky aktívnych rastlinách sa peroxizómy tiež zúčastňujú fotorespirácie - tam tiež v spolupráci s mitochondriami. Nazývajú sa Listové peroxizómy určený. Rastlinné glyoxysómy a listové peroxizómy sa môžu navzájom transformovať. [2]

Vznik

O pôvode peroxizómov sa v posledných rokoch diskutuje kontroverzne. V súčasnosti je známe, že peroxizómy, analogické k mitochondriám, sa môžu množiť delením v bunke. The de novo-Tvorba nových peroxizómov je viacstupňový proces, ktorý začína odštiepením prekurzorových vezikúl z ER. Malé prekurzorové žily sa pravdepodobne potom spoja a vytvoria zrelý peroxizóm. Pex3, integrálny membránový proteín, je nevyhnutný pre biogenézu v kvasinkách. [5]

Transport bielkovín

Pretože peroxizómy neobsahujú ribozómy, musia sa všetky enzýmy syntetizovať v cytosóle a potom transportovať do peroxizómu. [2] Tu sa proteíny privádzajú do peroxizómu posttranslačne v zloženom stave. [6] Sú známe dva spôsoby. Väčšina proteínov vyžaduje C-koncovú signálnu sekvenciu, tzv signál zamerania na peroxizóm (Cieľový signál peroxizómu) PTS1. Táto signálna sekvencia je kratšia ako sekvencia proteínov, ktoré sa majú priviesť do mitochondrie alebo ER; vo väčšine prípadov sa skladá iba z troch aminokyselín serín-lyzín-leucín (SKL). Signálna sekvencia týchto „proteínov PTS1“ je rozpoznávaná v cytsole Pex5p a prenášaná do peroxizómu, kde sú transportované cez komplex proteínových membrán do vnútra peroxizómu. Komplex proteín-Pex5p sa dokuje na integrálnom membránovom proteíne Pex14. [7] Komplex sa potom translokuje komplexom Pex2/Pex10/Pex12. [8]

V druhej transportnej ceste je Pex7p privedený N-koncový a tiež dlhší signálny peptid do komplexu proteínovej membrány peroxizómu. Táto signálna sekvencia sa tiež označuje ako PTS2, čo znamená, že transportované proteíny sú proteíny PTS2. Okrem Pex7p sa v bunkách cicavcov používa aj zostrihnutá forma Pex5p. Po transporte do matrice peroxizómu sa signálny peptid potom odreže.

Choroby

Choroby, pri ktorých hrajú úlohu peroxizómy:

1. Poruchy peroxizómu

  • Zellwegerov syndróm
  • Rhizomele Chondrodysplasia punctata typu 1 (mutácia génu PEX7)
  • Novorodenecká adrenoleucodystrofia
  • Syndróm infantilného refsumu

2. Porucha peroxizomálneho enzýmu

  • Pseudo-Zellwegerov syndróm (mutácia acyl-CoA oxidázy)
  • X-viazaná adrenoleukodystrofia (sekundárna v dôsledku defektu peroxizomálneho transportného proteínu pre VLCFA-CoA syntetázu)
  • Rhizomele Chrondrodysplasia punctata typu 2 (mutácia génu DHAPAT)