Войти
Базовая структура пероксисомы 
Play media Распределение пероксисом (белый) в HEK 293 клетки во время митоза 
Пероксисома в неонатальных кардиомиоцитах крысы A пероксисома (IPA: ) представляет собой мембрану- связанная органелла (ранее известная как микротело ), обнаруженная в цитоплазме практически всех эукариотических клеток. Пероксисомы - это окислительные органеллы. Часто молекулярный кислород служит дополнительным субстратом, из которого затем образуется перекись водорода (H2O2). Пероксисомы обязаны своим названием деятельности по выработке и улавливанию перекиси водорода. Они играют ключевую роль в метаболизме липидов и превращении активных форм кислорода. Пероксисомы участвуют в катаболизме жирных кислот с очень длинной цепью, жирных кислот с разветвленной цепью, промежуточных соединений желчных кислот (в печени), D- аминокислоты и полиамины, восстановление активных форм кислорода, в частности перекиси водорода. - и биосинтез плазмалогенов, т. Е. эфирных фосфолипидов, важных для нормальной функции мозга и легких млекопитающих. Они также содержат примерно 10% от общей активности двух ферментов (Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа и 6-фосфоглюконатдегидрогеназа ) в пентозофосфатном пути, который важен для энергетического метаболизма. Активно обсуждается вопрос о том, участвуют ли пероксисомы в синтезе изопреноидов и холестерина у животных. Другие известные пероксисомальные функции включают глиоксилатный цикл в прорастающих семенах («глиоксисомы »), фотодыхание в листьях, гликолиз в трипаносомы («гликосомы ») и метанол и / или окисление и ассимиляция амина в некоторых дрожжах.
Пероксисомы (микротела) были впервые описаны шведским докторантом Дж. Родином в 1954 году. были идентифицированы как органеллы бельгийским цитологом Кристианом де Дюв в 1967 году, Де Дюв и его сотрудники обнаружили, что пероксисомы содержат несколько оксидаз, участвующих в производстве пероксида водорода (H 2O2), а также каталазу inv образуется при разложении H224 на кислород и воду. Из-за их роли в метаболизме пероксидов Де Дюв назвал их «пероксисомами», заменив ранее использовавшийся морфологический термин «микротела». Позже было описано, что люцифераза светлячков нацелена на пероксисомы в клетках млекопитающих, что позволило обнаружить сигнал нацеливания импорта для пероксисом и послужило толчком для многих достижений в области биогенеза пероксисом.
Пероксисомы - это небольшие (диаметром 0,1-1 мкм) субклеточные компартменты (органеллы) с тонким гранулированным матриксом, окруженные единственной биомембраной, которые расположены в цитоплазме клетки.. Компартментализация создает оптимизированную среду для стимулирования различных метаболических реакций внутри пероксисом, необходимых для поддержания клеточных функций и жизнеспособности организма.
Количество, размер и белковый состав пероксисом варьируются и зависят от типа клеток и условий окружающей среды. Например, в пекарских дрожжах (S. cerevisiae ) было замечено, что при хорошем снабжении глюкозой присутствует только несколько маленьких пероксисом. Напротив, когда дрожжи были снабжены длинноцепочечными жирными кислотами в качестве единственного источника углерода, может образоваться от 20 до 25 больших пероксисом.
Основная функция пероксисом - расщепление жирных кислот с очень длинной цепью посредством бета-окисления. В клетках животных длинные жирные кислоты превращаются в жирные кислоты со средней длиной цепи, которые впоследствии перемещаются в митохондрии, где они в конечном итоге расщепляются на диоксид углерода и воду. В клетках дрожжей и растений этот процесс осуществляется исключительно в пероксисомах.
Первые реакции образования плазмалогена в клетках животных также происходят в пероксисомах. Плазмалоген - это самый распространенный фосфолипид в миелине. Дефицит плазмалогенов вызывает глубокие нарушения миелинизации нервных клеток, что является одной из причин, почему многие пероксисомальные расстройства влияют на нервную систему. Пероксисомы также играют роль в производстве желчных кислот, важных для усвоения жиров и жирорастворимых витаминов, таких как витамины A и K. Кожные заболевания являются особенностями генетических нарушений, влияющих в результате на функцию пероксисом.
Специфические метаболические пути, которые происходят исключительно в пероксисомах млекопитающих:
Пероксисомы содержат окислительные ферменты, такие как оксидаза D-аминокислот и оксидаза мочевой кислоты. Однако последний фермент отсутствует у людей, что объясняет заболевание, известное как подагра, вызванное накоплением мочевой кислоты. Некоторые ферменты в пероксисоме с помощью молекулярного кислорода удаляют атомы водорода из определенных органических субстратов (обозначенных R) в окислительной реакции, образуя перекись водорода (H2O2, которая сама по себе токсична):
Каталаза, другой пероксисомальный фермент, использует этот H 2O2для окисления других субстратов, в том числе фенолов, муравьиной кислоты, формальдегид и спирт, посредством реакции перекисного окисления:
, таким образом устраняя ядовитую перекись водорода в процессе.Эта реакция важна в клетках печени и почек, где пероксисомы выводят токсины из различных токсичных веществ, попадающих в кровь. Таким образом, около 25% этанола, потребляемого людьми с алкогольными напитками, окисляется до ацетальдегида. Кроме того, когда избыток H 2O2накапливается в клетке, каталаза превращает его в H 2 O посредством этой реакции:
У высших растений пероксисомы также содержат комплекс антиоксидантных ферментов, таких как супероксиддисмутаза, компоненты аскорбат-глутатионового цикла и НАДФ-дегидрогеназы пентозофосфатного пути. Было продемонстрировано, что пероксисомы генерируют радикалы супероксид (O2) и оксида азота (NO).
Теперь есть доказательства того, что эти активные формы кислорода, включая пероксисомальный H 2O2также являются важными сигнальными молекулами у растений и животных и способствуют здоровому старению и возрастным нарушениям у людей.
Пероксисома растительных клеток поляризуется при борьбе с проникновением грибов. Инфекция заставляет молекулу глюкозинолата играть противогрибковую роль, которая вырабатывается и доставляется за пределы клетки за счет действия пероксисомных белков (PEN2 и PEN3).
.
Пероксисомы у млекопитающих и людей также вносят свой вклад к противовирусной защите. и борьба с патогенами
Пероксисомы могут происходить из эндоплазматического ретикулума в определенных экспериментальных условиях и реплицироваться посредством роста мембраны и деления из ранее существовавших органелл. Белки матрикса пероксисомы транслируются в цитоплазму перед импортом. Конкретные аминокислотные последовательности (PTS или пероксисомальный нацеливающий сигнал ) на C-конце (PTS1) или N-конце (PTS2) белков пероксисомального матрикса сигнализируют им быть импортированным в органеллу с помощью целевого фактора. В настоящее время известно 36 белков, участвующих в биогенезе и поддержании пероксисом, называемых пероксинами, которые участвуют в процессе сборки пероксисом у различных организмов. В клетках млекопитающих имеется 13 охарактеризованных пероксинов. В отличие от импорта белка в эндоплазматический ретикулум (ER) или митохондрии, белки не нужно разворачивать, чтобы импортировать в просвет пероксисомы. Рецепторы импорта белков матрикса, пероксины PEX5 и PEX7, сопровождают свои грузы (содержащие аминокислотную последовательность PTS1 или PTS2 соответственно) вплоть до пероксисомы, где они высвобождают Cargo в пероксисомальный матрикс, а затем вернуться в цитозоль - этап, называемый рециклингом. Особый способ нацеливания на пероксисомальный белок называется «копилка». Белки, которые транспортируются этим уникальным методом, не имеют канонического PTS, а скорее связываются с белком PTS, который транспортируется в виде комплекса. Модель, описывающая цикл импорта, называется расширенным челночным механизмом. Теперь есть доказательства того, что гидролиз АТФ необходим для возврата рецепторов в цитозоль. Кроме того, убиквитинирование имеет решающее значение для экспорта PEX5 из пероксисомы в цитозоль. Биогенез пероксисомальной мембраны и встраивание белков пероксисомальной мембраны (PMP) требует пероксинов PEX19, PEX3 и PEX16. PEX19 представляет собой рецептор PMP и шаперон, который связывает PMP и направляет их к пероксисомной мембране, где он взаимодействует с PEX3, интегральным мембранным белком пероксисомы. Затем PMP вставляются в пероксисомальную мембрану.
Разложение пероксисом называется пексофагией.
Разнообразные функции пероксисом требуют динамического взаимодействия и сотрудничества со многими органеллами, участвующими в метаболизме липидов в клетках, такими как эндоплазматический ретикулум (ЭПР), митохондрии, липидные капли и лизосомы.
Пероксисомы взаимодействуют с митохондриями по нескольким метаболическим путям, включая β-окисление жирных кислот и метаболизм активных форм кислорода. Обе органеллы находятся в тесном контакте с эндоплазматическим ретикулумом (ER) и разделяют несколько белков, включая факторы деления органелл. Пероксисомы также взаимодействуют с эндоплазматическим ретикулумом (ER) и участвуют в синтезе эфирных липидов (плазмалогенов), которые важны для нервных клеток (см. Выше). У нитчатых грибов пероксисомы перемещаются по микротрубочкам за счет «автостопа», процесса, включающего контакт с быстро движущимися ранними эндосомами. Физический контакт между органеллами часто опосредуется участками контакта с мембраной, где мембраны двух органелл физически связаны, чтобы обеспечить быстрый перенос небольших молекул, обеспечить связь органелл и иметь решающее значение для координации клеточных функций и, следовательно, здоровья человека. Изменения мембранных контактов наблюдаются при различных заболеваниях.
Пероксисомальные расстройства - это класс заболеваний, которые обычно влияют на нервную систему человека, а также на многие другие системы органов. Двумя общими примерами являются Х-связанная адренолейкодистрофия и нарушения биогенеза пероксисом.
Гены PEX кодируют белковые механизмы («пероксины»), необходимые для правильной сборки пероксисом, как описано над. Для сборки и обслуживания мембраны требуются три из них (пероксины 3, 16 и 19), и они могут происходить без импорта ферментов матрикса (просвета). Разрастание органелл регулируется Pex11p.
Гены, кодирующие пероксиновые белки, включают: PEX1, PEX2 (PXMP3), PEX3, PEX5, PEX6, PEX7, PEX9, PEX10, PEX11A, PEX11B, PEX11G, PEX12, PEX13, PEX14, PEX16, PEX19, PEX26 и. У разных организмов нумерация и функции PEX могут различаться.
Содержание белка в пероксисомах варьируется в зависимости от вида или организма, но наличие белков, общих для многих видов, было использовано для предположения эндосимбиотического происхождения; то есть пероксисомы произошли от бактерий, которые вторглись в более крупные клетки как паразиты, и очень постепенно развили симбиотические отношения. Однако недавние открытия поставили под сомнение эту точку зрения. Например, мутанты без пероксисом могут восстанавливать пероксисомы при введении гена дикого типа.
Два независимых эволюционных анализа пероксисомального протеома обнаружили гомологии между механизмом импорта пероксисом и путем ERAD в эндоплазматическом ретикулуме, а также ряд метаболических ферментов, которые, вероятно, были задействованы в митохондриях. Недавно было высказано предположение о том, что пероксис, возможно, имел actinobacterial происхождение, однако, это спорно.
Другие органеллы Семейство микротел, относящееся к пероксисомам, включает глиоксисомы растений и мицелиальных грибов, гликозомы кинетопластид, и тельца воронина мицелиальных грибов.
Портал метаболизма  | Викиверситет содержит учебные ресурсы о пероксисомах в Департамент клеточной биологии |
 | На Викискладе есть материалы, связанные с Пероксисомы. |
