Войти
гликозома представляет собой мембрану -закрытая органелла, содержащая гликолитические ферменты. Этот термин впервые был использован Скоттом и Стиллом в 1968 году после того, как они поняли, что гликоген в клетке не статичен, а скорее является динамической молекулой. Он обнаружен у нескольких видов простейших, включая Kinetoplastida, которые включают подотряды Trypanosomatida и Bodonina, особенно в человеческих патогенных трипаносомы, которые могут вызывать сонную болезнь, болезнь Шагаса и лейшманиоз. Органелла ограничена единственной мембраной и содержит плотный белковый матрикс. Считается, что он произошел от пероксисомы. Это было подтверждено исследованиями генетики лейшмании.
В настоящее время гликосома исследуется как возможная мишень для лекарственной терапии.
Гликосомы уникальны для кинетопластид и их сестер диплонемид. Термин гликозома также используется для гликоген-содержащих структур, обнаруженных в гепатоцитах, ответственных за хранение сахара, но они не являются мембраносвязанными органеллами.
Гликосомы в трипаносоматиде Гликосомы состоят из гликогена и белков. Белки - это ферменты, которые связаны с метаболизмом гликогена. Эти белки и гликоген образуют комплекс, образующий отдельную органеллу. Белки для гликозом импортируются из свободных цитозольных рибосом. Белки, импортированные в органеллы, имеют определенную последовательность, конечную последовательность PTS1, чтобы убедиться, что они попадают в нужное место. Они похожи на альфа-гранулы в цитозоле клетки, заполненные гликогеном. Гликосомы обычно имеют округло-овальную форму, размер которой варьируется в каждой клетке. Хотя гликоген находится в цитоплазме, в гликозоме он отдельный, окруженный мембраной. Мембрана представляет собой бислой липидов. Гликоген, который находится в гликозоме, идентичен гликогену, свободно обнаруживаемому в цитозоле. Гликосомы могут быть связаны со многими различными типами органелл или присоединяться к ним. Было обнаружено, что они прикреплены к саркоплазматической сети и ее промежуточным филаментам. Было обнаружено, что другие гликозомы прикреплены к миофибриллам и митохондриям, грубому эндоплазматическому ретикулуму, сарколемме, полирибосомам или аппарату Гольджи. Присоединение гликосомы может дать функциональное различие между ними; гликосомы, прикрепленные к миофибриллам, по-видимому, служат миозину, обеспечивая энергетические субстраты для генерации АТФ посредством гликолиза. Гликосомы в шероховатом и гладком эндоплазматическом ретикулуме используют его гликогенсинтазу и фосфатазы фосфорилазы.
Гликосомы участвуют во многих процессах в клетке. Эти процессы включают гликолиз, спасение пуринов, бета-окисление жирных кислот и синтез эфирных липидов.
Основная функция, которую выполняет гликосома, - это гликолитический путь это делается внутри его мембраны. За счет компартментализации гликолиза внутри гликозомы клетка может быть более успешной. В клетке действие в цитозоле, митохондриях и гликозоме завершает функцию энергетического метаболизма. Этот энергетический метаболизм генерирует АТФ в процессе гликолиза. Гликозома является хозяином основных гликолитических ферментов, участвующих в пути гликолиза. Этот путь используется для расщепления жирных кислот на их углерод и энергию. Однако весь процесс гликолиза не происходит в гликосоме. Скорее, только сегмент Эмбдена-Мейерхофа, где глюкоза входит в гликозому. Важно отметить, что в процессе в органелле нет чистого синтеза АТФ. Этот АТФ поступает позже в результате процессов вне гликосомы. Внутри гликозомы действительно требуется NAD + для функционирования и его регенерации. Фруктозо-1,6-бифосфат используется в гликосомах как средство получения окислителей, способствующих началу гликолиза. Гликосома превращает сахар в 3-фосфоглицерат.
Другой функцией гликозом является спасение пуринов. Паразиты, в клетках которых присутствуют гликосомы, не могут производить пурин de novo. Этот пурин, который вырабатывается в гликозоме, затем экспортируется из гликозомы для использования в клетке в виде нуклеиновой кислоты. В других клетках ответственные за это ферменты присутствуют в цитозоле. Эти ферменты, обнаруженные в гликозоме и способствующие синтезу, - это гуанин и аденинфосфорибозилтрансфераза, гипоксантин и ксантин-фотран. Все эти ферменты содержат последовательность PTS1 в своей карбоксильной последовательности, так что они отправляются в гликозому.
Микроскопические методы позволили многое узнать о гликозом в клетке и действительно доказали, что в клетке есть мембраносвязанная органелла для гликогена и его процессов. Открытия Пола Эрлиха еще в 1883 году отметили, что с помощью микроскопа он мог сказать, что гликоген в клетке всегда обнаруживался вместе с тем, что он назвал носителем, позже известным как белок. Сам гликоген также всегда был зафиксирован в клетке по направлению к нижнему полюсу в одной группе. Когда ученые попытались окрасить то, что, как предполагалось, было простыми молекулами гликогена, окрашивание дало разные результаты. Это связано с тем, что это были не свободные молекулы гликогена, а на самом деле гликосома. Гликозому изучали под микроскопом, исследуя гликозому, окрашенную уранилацетатом. Окрашенный U / Pb был белком, который был частью гликозомы. Гликоген в гликозоме клеток обычно связан с белком, который в два-четыре раза превышает вес гликогена. Однако в самом гликогене после очистки обнаруживается очень мало белка, обычно менее трех процентов, что показывает, что гликозома отвечает и функционирует за счет наличия белков и ферментов, необходимых для гликогена в гликозоме. При окрашивании уранилом в виде кислоты это вызовет диссоциацию белка от гликогена. Гликоген без белка будет образовывать большие агрегаты, и пятно будет белком. Это создает иллюзию исчезновения гликогена, поскольку он не окрашивается, но отделяется от белка, с которым он обычно связан в гликозоме.
Существуют различные доказательства было обнаружено биохимически, чтобы доказать, что гликосомы присутствуют в клетках. В органелле, которая считается гликосомой, обнаружено множество белков. К ним относятся гликогенсинтаза, фосфорилаза и ферменты разветвления и разветвления гликогена. Все это регуляторные ферменты, которые необходимы для синтеза гликогена. Для инициации синтеза гликогена требуется гликогенин, содержащийся в гликозомах, белковый праймер. Гликогенсинтаза, как уже упоминалось, способствует удлинению гликогена, а удалению глюкозы из гликогена помогают ферменты разветвления и фосфорилаза. Все эти ферменты находятся в гликозоме, что показывает, что эта органелла, вместе с гликогеном, также отвечает за хранение гликогена и отделена от цитозоля.
Есть два типа гликозом, которые находятся в клетках, демонстрирующих эти специализированные органеллы. Эти две группы - лиогликосомы и десмогликосомы. Они различаются своей ассоциацией с другими органеллами в клетке, а также их относительной численностью. Исследования показали, что здоровые клетки имеют больше лиогликосом, в то время как голодные клетки имеют больше десмогликосом.
Лиогликосомы - это гликозомы, которые находятся в свободном цитозоле клетки. На эти типы гликозом действует кислота. Они имеют тенденцию быть менее электронно-плотными, чем гликосомы другого типа. Лиогликосомы также обычно находятся в цепочках цитозоля. Поскольку лиогликосомы не связаны с тканью, можно экстрагировать эти гликозомы с помощью кипящей воды.
Десмогликосомы не свободны в цитозоле, а скорее находятся с другими органеллами или структурами в камере. Эти структуры относятся к другим упомянутым органеллам, таким как миофибриллы, митохондрии и эндоплазматический ретикулум. Это объясняет, почему десмогликосомы обнаруживаются в мышечных клетках. Эти гликосомы не подвержены действию кислоты. Было обнаружено, что эти гликосомы не образуют группы, а остаются отдельными как отдельные органеллы. Из-за большого количества белка, с которым ассоциируется гликосома, обычно наблюдается высокая электронная плотность. Десмогликосомы не экстрагируются из кипящей воды, поскольку они связаны с тканью через связь с белком.
Гликозомы являются наиболее дивергентными из различных типов органелл, происходящих из пероксисом, особенно как видно на трипаносомах. Пероксисомы высших эукариот очень похожи на гликосомы и глиоксисомы, которые встречаются в некоторых растениях и грибах. Гликосома имеет ту же структуру базового уровня, что и одиночная мембрана, и очень плотная белковая матрица. Некоторые исследования показали, что некоторые из ферментов и путей, которые обнаруживаются в пероксисоме, также обнаруживаются в гликозомах некоторых видов трипаносом. Кроме того, нацеливающие последовательности на белках, которые отправляются в гликозому для белковой матрицы, аналогичны по последовательности последовательностям на белках, импортируемых в пероксисому. То же самое можно увидеть в фактических последовательностях белков, входящих в матрицы этих двух органелл, а не только в последовательностях нацеливания. Было высказано предположение, что с тех пор, как было обнаружено, что гликозомы обладают пластидными белками, латеральный перенос генов произошел давным-давно из организма, способного к фотосинтезу, гены которого были перенесены, чтобы получить пероксисомы и гликозомы. Сама гликосома, наряду с пероксисомой, лишена генома.
В отличие от пероксисом, для большинства трипаносом их гликосомы необходимы для их выживания. Из-за этой потребности в гликозоме в качестве возможной мишени для лекарства было предложено найти лекарство, чтобы остановить его функцию. Когда гликозома не функционирует должным образом, в клетке наблюдается серьезная нехватка ферментов. Эти ферменты связаны с синтезом эфир-липид или бета-окислением некоторых жирных кислот. Клетки без гликозом испытывают дефицит этих ферментов, поскольку без компартментализации гликозомы ферменты разлагаются в клетке в цитозоле. Органелла препятствует метаболизму ферментов. Для паразитов синтез эфирных липидов жизненно важен для завершения жизненного цикла, поэтому ферменты, защищенные гликозомой, также жизненно необходимы. В их жизненном цикле гликолиз частично через гликозомы очень высок в форме кровотока по сравнению с проциклической формой. Путь гликозомального гликолиза необходим в стрессовых ситуациях для патогена, поскольку гликолиз может быть запущен, когда субстраты для этого пути доступны, даже если АТФ еще недоступен. Поскольку эта органелла так важна для трипаносомы, если лекарство сможет нацелить эту органеллу, это могло бы быть успешной терапией, как показали исследования, без гибели гликозомного паразита.
Используя поры в мембране мембраны гликозома, лекарство может проникать в органеллу и использоваться для уничтожения трипаносомы brucei 