Lizosoma

**Lizosoma** (gr. k. *lysis* – skaidymas, *soma* – kūnas) – membrana apgaubta organelė, randama visose gyvūnų ląstelėse (išskyrus eritrocitus) ir retai augalų ląstelėse. Citozolyje paprastai būna šimtai lizosomų, kurios veikia kaip ląstelės skaidymo centrai. Pagrindinė jų funkcija yra baltymų, polisacharidų ir lipidų katabolinis skaidymas į atitinkamas statybines molekules: aminorūgštis, monosacharidus ir laisvąsias riebalų rūgštis. Skaidymą atlieka įvairūs fermentai, pavyzdžiui, proteazės, glikozidazės ir lipazės.

Dėl rūgštinės vidinės terpės (spindžio), kurią riboja vienguba lipidų dvisluoksnio membrana, lizosoma palaiko aplinką, izoliuotą nuo likusios ląstelės dalies. Žemesnis pH sukuria optimalias sąlygas viduje esančioms daugiau nei 60 skirtingų hidrolazių.

Lizosomos priima užląstelines daleles endocitozės būdu, o viduląstelinius komponentus – autofagijos būdu. Jos taip pat gali susilieti su plazmine membrana ir išskirti savo turinį – šis procesas vadinamas lizosomine egzocitoze. Po skaidymo lizosomų produktai transportuojami iš lizosomos per specifinius membranos baltymus arba vezikulinės pernašos būdu, kad būtų perdirbti arba panaudoti energijai gauti.

Lizosomos ne tik šalina nereikalingas medžiagas ir vykdo sekreciją, bet ir dalyvauja plazminės membranos atkūrimo, ląstelės homeostazės, energijos apykaitos, signalų perdavimo bei imuninio atsako procesuose.

## Atradimas

Lizosomas XX a. 6-ajame dešimtmetyje atrado belgų mokslininkas Christian de Duve, dirbęs Luveno katalikiškojo universiteto fiziologinės chemijos laboratorijoje. C. de Duve su komanda tyrinėjo hidrolizinių fermentų (pvz., rūgštinės fosfatazės) pasiskirstymą ląstelėse, o komponentams išskirti naudojo ląstelių frakcionavimo metodus. Tyrėjai aptiko nežinomą organelę, kurioje buvo didelė rūgštinės fosfatazės koncentracija. Tai leido iškelti prielaidą apie lizosomų – membraninių organelių, turinčių virškinimo fermentų, gebančių skaidyti įvairias biologines molekules – egzistavimą.

Pasitelkusi diferencinį centrifugavimą ir fermentinio aktyvumo tyrimus, komanda patvirtino šią hipotezę ir nustatė, kad šios organelės atlieka lemiamą vaidmenį viduląstelinio virškinimo procesuose, tokiuose kaip fagocitozė ir autofagija. Virškinimo fermentų buvimas vėliau buvo papildomai patvirtintas elektronine mikroskopija. C. de Duve atradimas padėjo pagrindus tolesniems lizosomų funkcijų tyrimams bei supratimui apie ligas, kylančias dėl nesuskaidytų medžiagų kaupimosi ląstelėje. Už šiuos nuopelnus 1974 m. C. de Duve buvo apdovanotas Nobelio fiziologijos ir medicinos premija.

## Funkcijos ir sandara

Lizosomų forma ir dydis kinta priklausomai nuo jų būsenos, virškinamų medžiagų ir ląstelės tipo. Forma gali būti įvairi – nuo sferinės ar ovalios iki vamzdelinės. Lizosomų dydis paprastai svyruoja nuo 0,1 iki 1,2 μm, tačiau kai kurios vamzdelinės lizosomos fagocituose gali siekti iki 15 μm. Vienoje ląstelėje paprastai būna keli šimtai lizosomų, tačiau esant maisto medžiagų stygiui ar suaktyvėjus autofagijai, jų skaičius gali sumažėti ir iki mažiau nei 50.

Viduje sukaupta įvairių fermentų, leidžiančių ląstelei skaidyti patekusias biologines molekules: peptidus, nukleorūgštis, angliavandenius bei lipidus. Šią hidrolizę atliekantiems fermentams būtina rūgštinė aplinka (optimalus pH svyruoja apie 4,5–5,0). Lizosomos vidus yra rūgštinis, lyginant su šiek tiek šarminiu citozoliu (pH 7,2).

Organelę gaubia fosfolipidinis dvisluoksnis, kuriame gausu stipriai glikozilintų membranos baltymų. Taip susidaro glikokaliksas, apsaugantis pačią ląstelę nuo lizosomos viduje esančių skaidančių fermentų. Lizosomų hidrolazės yra jautrios pH pokyčiams ir šarminėje citozolio terpėje tinkamai neveikia – tai užtikrina, kad net ir fermentams nutekėjus iš lizosomos, ląstelės citozolyje esančios molekulės ir organelės nebūtų suardytos.

Be polimerų skaidymo, lizosomos geba naikinti bei virškinti mikrobus, ląsteles ar ląstelių liekanas. Bendradarbiaudamos su fagosomomis, jos vykdo autofagiją – pašalina pažeistas struktūras ir suformuoja paprastus junginius, kurie vėliau panaudojami kaip naujos statybinės medžiagos. Panašiu būdu makrofaguose vykstančios fagocitozės metu suardomos virusų dalelės ir bakterijos.

Svarbi ir patogenų atpažinimo funkcija, atliekama per Toll tipo receptorius (TLR), tokius kaip TLR7 ir TLR9. Mikrobai gali būti suskaidomi į antigenus, kurie vėliau prijungiami prie MHC molekulių ir pateikiami T ląstelėms. Be to, jei lizosomų fermentai išsilieja į citoplazmą, jie gali sukelti lizosomų sąlygotą programuotą ląstelės mirtį (LM-PCD).

Kad palaikytų rūgštinę aplinką, per membranoje esantį protonų siurblį lizosomos pumpuoja protonus (H⁺ jonus) iš citozolio į savo spindį. Už protonų pernašą atsakingos vakuolinės ATPazės (V-ATPazės), o chlorido jonų priešpriešinę pernašą atlieka ClC-7 Cl⁻/H⁺ antiporteris. Šis mechanizmas padeda palaikyti stabilią rūgštinę terpę bei jonų homeostazę.

Šios organelės padeda subalansuoti ląstelės metabolizmą reaguodamos į maisto medžiagų prieinamumą. Kai maisto medžiagų gausu, aktyvuojamas mTOR signalinis kelias, skatinantis anabolinius (biosintezės) procesus. Badavimo metu lizosomos skaido autofaginę medžiagą, perdirbdamos komponentus, kad būtų užtikrintas ląstelės išgyvenimas.

## Šaltiniai