Glicozom

Glicozom ( ing.  Glicozom ) - un organel înconjurat de o membrană și care conține enzime de glicoliză . Termenul a fost introdus de Scott și Still în 1968, când au arătat că glicogenul conținut în celulă nu este o moleculă statică, ci dinamică [1] . Glicozomul este prezent în mai multe tipuri de protisti , și anume într-un număr de reprezentanți ai clasei kinetoplastidelor (Kinetoplastea), printre care se numără agenți cauzali ai bolilor umane cum ar fi boala somnului , boala Chagas și leishmanioza . Organela este înconjurată de o singură membrană și conține o matrice proteică densă . Se crede că provine din peroxizom [2] . Acest punct de vedere a fost confirmat de lucrările privind genetica Leishmania ( Leishmania ) [3] . În prezent, se dezvoltă medicamente care acționează asupra funcționării glicozomilor.

Termenul „glicozom” se referă și la structurile care conțin glicogen găsite în hepatocite și necesare pentru depozitarea zahărului , cu toate acestea, aceste structuri nu sunt înconjurate de o membrană [4] .

Structura glicozomilor din hepatocite

Glicozomii sunt formați din glicogen și proteine. Proteinele sunt reprezentate în principal de enzime implicate în metabolismul glicogenului. Aceste enzime și glicogenul formează un complex constituind un organel separat [1] . Proteinele glicozomilor sunt sintetizate de ribozomii citoplasmatici liberi . Conțin o secvență de semnal specială de aminoacizi care îi direcționează către glicozomi [5] . Glicozomii au de obicei formă rotundă sau ovală, iar dimensiunea lor variază de la celulă la celulă. Glicogenul conținut în glicozomi este identic cu glicogenul care se află liber în citoplasmă [6] . Glicozomii pot fi asociați și chiar atașați la o varietate de organite. Astfel, s-a descoperit că ele pot fi atașate la miofibrile , mitocondrii , reticul endoplasmatic rugos (RE), poliribozomi și aparatul Golgi . Diferențele funcționale dintre glicozomi pot fi determinate de organelele de care sunt atașați; de exemplu, glicozomii asociați cu miofibrilele furnizează indirect energie miozinei . Glicozomii atașați la ER pot folosi glicogen sintetaza , fosfatazele și fosforilaza [1] . Glicozomii conțin glicogenină , o proteină din care începe sinteza glicogenului , precum și enzime de biosinteză a glicogenului [1] .

Funcțiile glicozomilor protisti

Glicozomii sunt implicați în multe procese metabolice ale celulei. Funcția principală a glicozomilor este implementarea glicolizei. Toate enzimele cheie ale glicolizei sunt localizate în glicozom, dar glicoliza nu are loc în întregime în citoplasmă. Producția reală de ATP în interiorul glicozomilor nu are loc; are loc în afara glicozomului din citoplasmă. În glicozomi, glucoza este transformată în 3-fosfoglicerat , în timp ce NAD + este restaurat în glicozom. Un alt proces important care are loc în glicozomi este salvarea , în care nucleotidele sunt re-formate din intermediari în căile lor de degradare . Acest proces este important deoarece celulele protozoarelor parazitare care conțin glicozomi sunt incapabile de sinteza de novo a nucleotidelor . În alte organisme, enzimele de „salvare” nucleotidelor sunt localizate în citoplasmă. Glicozomii conțin enzime ale metabolismului nucleotidelor, cum ar fi guanină și adenin fosforiboziltransferaza, hipoxantin:guanin fosforiboziltransferaza și xantin fosforiboziltransferaza. Toate aceste enzime conțin o secvență semnal la capătul C-terminal care le direcționează către glioxizomi. În glicozomi au loc și sinteza lipidelor esențiale ( Ether lipids ) și β-oxidarea acizilor grași [2] [5] .  

Tipuri de glicozomi în hepatocite

Există două tipuri de glicozomi: lioglicozomi și desmoglicozomi ( lioglicozomi și desmoglicozomi în engleză  ). Ele diferă prin ce organele sunt asociate, precum și prin numărul din celulă. S-a demonstrat că în celulele sănătoase există mai mulți lioglicozomi, iar în celulele aflate sub stres, sunt mai mulți desmoglicozomi. Lioglicozomii sunt glicozomi care plutesc liber în citosol . Sunt mai puțin denși de electroni decât desmoglicozomii și sunt adesea aranjați în lanțuri. Deoarece lioglicozomii sunt liberi, pot fi izolați cu apă clocotită. Desmoglicozomii sunt asociați cu alte organite și structuri ale celulei. După cum sa menționat mai sus, ele pot fi asociate cu organele precum miofibrile, mitocondriile și ER. Desmoglicozomii nu formează grupuri și nu sunt asociați unul cu celălalt. Datorită numărului mare de proteine, desmoglicozomii par a fi mai denși de electroni decât lioglicozomii. Din cauza asocierii lor cu alte organite, desmoglicozomii nu pot fi izolați cu apă clocotită [1] .

Originea glicozomilor protisti

Glicozomii sunt organele cele mai specializate dintre organelele derivate din peroxizomi. Peroxizomii eucariotelor superioare sunt foarte asemănători cu glicozomii, precum și cu glioxizomii găsiți în unele plante și ciuperci . Glicozomul este similar cu ei în principalele caracteristici structurale, cum ar fi prezența unei singure membrane și a unei matrice densă de proteine. S-a demonstrat că unele procese metabolice care au loc în peroxizomi au loc și în glicozomii tripanozomilor. În plus, secvența semnal de import de proteine ​​în glicozomi este foarte asemănătoare cu cea a proteinelor peroxizomilor. În plus, secvențele proteice ale glicozomilor și peroxizomilor sunt similare nu numai în zona secvențelor semnal. În glicozomi s-au găsit proteine ​​asemănătoare cu proteinele plastidice , așa că s-a sugerat că odată a avut loc transferul orizontal de gene de la un organism fotosintetic , iar proteinele acestor gene se găsesc în peroxizomii și glicozomii moderni. La fel ca peroxizomii, glicozomii nu au propriul lor genom [2] .

Semnificația clinică a glicozomilor protisti

Spre deosebire de peroxizomi, majoritatea tripanozomilor care au glicozomi sunt vitali. Prin urmare, se dezvoltă medicamente care suprimă activitatea glicozomilor. Glicozomii nu funcționează în absența enzimelor critice. Aceste enzime sunt implicate în sinteza lipidelor esențiale și în β-oxidarea anumitor acizi grași. În absența unui glicozom, aceste enzime intră în citosol, unde sunt distruse. Lipidele esențiale sunt necesare pentru ca paraziții să închidă ciclul de viață [2] . Glicoliza glicozomală este necesară de către paraziți în situații stresante când nu există ATP, dar compușii care suferă glicoliză sunt prezenți. Prin urmare, medicamentele care afectează glicozomii ar putea fi un remediu eficient împotriva bolilor parazitare [7] .

Note

1. ↑ 1 2 3 4 5 Rybicka KK Glicozomi--organitele metabolismului glicogenului.  (Engleză)  // Tissue & Cell. - 1996. - Vol. 28, nr. 3 . - P. 253-265. — PMID 8701432 .
2. ↑ 1 2 3 4 Parsons M. Glicozomi: paraziți și divergența scopului peroxizomal.  (engleză)  // Microbiologie moleculară. - 2004. - Vol. 53, nr. 3 . - P. 717-724. - doi : 10.1111/j.1365-2958.2004.04203.x . — PMID 15255886 .
3. ↑ Flaspohler JA , Rickoll WL , Beverley SM , Parsons M. Identificarea funcțională a unei gene Leishmania înrudită cu gena peroxinei 2 relevă strămoșul comun al glicozomilor și peroxizomilor.  (Engleză)  // Biologie moleculară și celulară. - 1997. - Vol. 17, nr. 3 . - P. 1093-1101. — PMID 9032236 .
4. ↑ Elaine N., Jon Mallat PBW Human Anatomy. - San Francisco: Benjamin Cummings (Pearson), 2008. - P. 697.
5. ↑ 1 2 Parsons M. , Furuya T. , Pal S. , Kessler P. Biogenesis and function of peroxisomes and glycosomes.  (Engleză)  // Parazitologie moleculară și biochimică. - 2001. - Vol. 115, nr. 1 . - P. 19-28. — PMID 11377736 .
6. ↑ Glicozomi trombocitar JG alb . (engleză)  // Trombocitele. - 1999. - Vol. 10, nr. 4 . - P. 242-246. - doi : 10.1080/09537109976095 . — PMID 16801099 .  
7. ↑ Galland N. , de Walque S. , Voncken FG , Verlinde CL , Michels PA O secvență internă vizează Trypanosoma brucei triosephosphate izomeraza la glicozomi.  (Engleză)  // Parazitologie moleculară și biochimică. - 2010. - Vol. 171, nr. 1 . - P. 45-49. - doi : 10.1016/j.molbiopara.2010.01.002 . — PMID 20138091 .