LİZOZOM

Lizozomlar tek bir membran ile çevrili veziküler yapılı organellerdir.

Memeli hücrelerinin çoğunda total hücre volümünün ve total hücre proteininin % 1-15’ini kapsar.

Lizozomlar eritrosit dışındaki tüm hayvan hücrelerinde bulunur.

Bitki hücrelerinde ise lizozom bulunmaz fakat lizozomlara benzer fonksiyon gören vakuol denen yapılar mevcuttur.

Lizozomlar 50 nm ile 1 μm çapında yoğun küresel vakuoller olarak görülmelerine rağmen, onların büyüklükleri ve şekilleri yıkılmak üzere içeri alınan materyalin büyüklüğü ve şekline göre farklılıklar gösterebilir.

Ortalama olarak bir hücrede 300 lizozom bulunur.

Makrofaj, lökosit gibi fagositoz için özelleşmiş hücrelerde daha fazla sayıda lizozom bulunur.

Lizozomal membran yapısı, hücre membran yapısına benzer.

Küçük molekül ağırlıklı (<300 dalton) solutlar için geçirgendir.

Lizozomal membran yapısı incelendiğinde, membranın Golgi membranı ile endositik (fagositoz, pinozsitoz) yollarla alınan vezikül membranının karışımı olduğu görülür.

Membranın lipid yapısı farklılıklar gösterir; Fosfotidilkolin (PC) dominant lipidtir. Ayrıca lizozom membranı için özel olan monoasilgliserolfosfat bulunur.

Lizozomal membranlarda çok sayıda glikoprotein bulunmaktadır.

Özellikle membranın lümene bakan yüzündeki proteinler yüksek oranda glikozillenmiştir.

Glikoproteinler glikokaliks yapısı oluşturarak lizozomu asit hidrolazların etkisinden korur.

Lizozomal membranda yer alan proteinlerden bazıları lizozom içinde sindirilen moleküllerin sitoplazmaya çıkmasını sağlayan permeazlardır.

Lizozomal proteinlerin yarılanma ömürleri nispeten uzundur.

Lizozomal enzimler proteaz ve peptidazlara direnç gösterirler.

Lizozomal protein glikozilasyonunun, proteinleri yıkımdan koruyan bir faktör olduğu kabul edilmektedir.

Proteinleri yıkımdan koruyan diğer bir mekanizma da makromoleküler komplekslerin oluşması olabilir.

Örneğin; Katepsin A lizozomal enzimlerin bir çoğu ile kompleks yapabilmektedir. Katepsin A yokluğunda lizozomal proteinler proteolize daha hassastırlar.

Lizozomlar, protein, nükleik asid, karbonhidrat ve lipid gibi biyolojik polimerleri yıkabilen asit hidrolaz enzimlerini taşırlar. Nükleazlar, RNA ve DNA’yı mononükleotidlere yıkarlar; Fosfatazlar ise mononükleotid, fosfolipid gibi moleküllerden fosfat gruplarını uzaklaştırırlar.

Lizozomal Asit Hidrolazlar

Lizozomal enzimler makromoleküllerin yapısından ziyade, bu molekül yapısında yer alan rezüdülere spesifiktirler.

Lizozomlar hem hücre dışından alınan materyalleri hem de hücrenin kendi komponentlerini yıkma yeteneğine sahiptir.

Lizozomlar yaklaşık olarak 50 farklı enzim içerir.

Bu enzimlerin büyük bir kısmı asit pH (~5.0)’da aktif olan asit hidrolazlardır.

Sitoplazmik nötral pH (~ 7.2)’da çok zayıf aktivite gösterirler.

Bu sınırlama, herhangi bir nedenle lizozomal enzim içeriğinin sitoplazmaya çıkması durumunda, sitoplazmik komponentleri kontrolsüz yıkımdan korur.

Bununla beraber, Katepsin L gibi bazı lizozomal hidrolazlar pH 7.0’da bile aktivitelerini korur.

Lizozomlar içersindeki asidik ortam, polimerleri denatüre ederek enzim etkisine açar.

Lizozomlar içinde enzimlerden başka, enzimatik reaksiyonları kolaylaştıran proteinler de bulunur.

Lizozomlar içindeki asidik ortamın korunmasında lizozomal membranda bulunan bir hidrojen (proton) pompası rol oynar.

Proton pompası aktif transport ile sitozolden lümene H+ ionlarını pompalayarak asidik ortamı sağlar.

Lizozomlar içinde yer alacak proteinleri diğer proteinlerden ayıran ve onların lizozoma yönlenmesini sağlayan özellik; sentezden sonra Golgide uğradıkları modifikasyon ile kazandıkları mannoz-6-fosfat (M6P) rezidüleridir.

Golgiden ayrılan ve lizozomal enzim içeren veziküller primer lizozomlardır.

Enzim taşıyan primer lizozomlar farklı yollarla (endositoz, fagositoz ve otofaji) oluşan ve içinde sindirilecek materyal taşıyan vakuollerle (geç endozom) birleşerek sekonder lizozomları oluşturur.

Bu süreçte lizozomun oynadığı rol sadece lizozomal fonksiyon olmayıp aynı zamanda lizozomun oluşumunu da sağlar.

Lizozomların önemli fonksiyonlarından biri, hücre dışından endositoz ile alınan mataryelin yıkılmasını sağlamaktır (Reseptöre bağlı endositoz).

Lizozomlar, endositoz ile alınan materyallerin yıkılmasına ilave olarak Pinositoz, Fagositoz ve Otofaji ile alınan materyallerin yıkılmasında da rol oynarlar.

Otofaji İnsan karaciğer

hücresinde, her 10 dakikada bir mitokondri otofaji ile yıkılır.

Bu durum; karaciğer hücre yüksek aktivitesinin yeni organellere olan ihtiyacını yansıtmaktadır.

Bazı sitoplazmik moleküller de lizozomlar içinde yıkıma uğrarlar (GlikojenGlikoz).

Bu moleküllerin sitoplazmadan lizozomal matrikse alınabilmesi için membranda spesifik reseptörler bulunmaktadır.

Lizozomlarca sindirilen ürünler lizozom zarından sitozole taşınır, lizozom içinde geriye kalan materyal ekzositoz ile hücre dışına atılır yada zarla kaplı artık cisim denen yapıları oluşturur.

Bu artık cisimlerin yapıları farklılık gösterir.

Otofaji sonunda kalan bu cisimler; özellikle yaşlıların nöron, kalp kası ve karaciğer hücrelerinde biriken lipofuksin veya yaşlanma pigmentleri adı verilen kalıntıları oluşturur.

Lizozomal Fonksiyonlar Lizozomlar, bazı organların embriyolojik

gelişiminin normal bir parçası olan; programlı hücre ölümü, farklılaşması gibi fizyolojik olaylarda, Spermin yumurta zarının eritilerek sperm

pronükleusunun yumurta içine ulaşmasında, Doğum sonrası uterusun bazı kısımlarının

ortadan kaldırılmasında, Laktasyonun kesilmesinden sonra meme

bezinde süt kalıntıları ve hücrelerin parçalanmasında,

Kemik rezorbsiyonunda da fonksiyon görürler.

Sekretuar lizozomlar Sekretuar granüller ile klasik lizozomların

kombinasyonu. Sekretuar lizozom, asit hidrolazlara ilave olarak

hücrenin sekretuar ürünlerini de içerir.

Sekretuar lizozomlar T lenfositlerinin

sekretuar lizozomları perforin ve granzimleri (tümör ve virüs infekte hücrelere karşı savunmada kullanılan sekretuar ürünler) sekrete ederler.

Melanositlerin sekretuar lizozomları melanin sekrete ederler.

Mast hücrelerinin sekretuar lizozomları inflamasyon ile ilgili aracıları sekrete ederler.

Sekretuar lizozomlar

Sekretuar ürünler lizozomun asidik ortamında inaktif olarak bulunurlar.

Sekretuar lizozom içeren hücrenin hedef hücre ile teması sonucu meydana gelen çevresel ve kimyasal değişiklikler sekretuar lizozomların ekzositozunu tetikler.

Sekretuar lizozomlar

Sekretuar lizozomlar ile ilgili genetik hastalıklar;

bozulmuş trombosit sentezine,

immün yetmezlik ve

hipopigmentasyona yol açabilir.

LİZOZOMAL HASTALIKLAR Lizozomal enzim defektleri ile ilgili genetik

hastalıklarda, hücre içinde kısmen yıkılmış komponentler insolubl ürünler olarak birikerek fonksiyon bozukluğuna yol açarlar.

Bu durumun yol açtığı klinik durumlara lizozomal depo hastalıkları denir. 30 dan fazla hastalık tanımlanmıştır.

Lizozomal Depo Hastalıklarının Özellikleri Bütün organların hücreleri lizozoma sahip

olduklarından, tüm organları etkileyen bozukluklardır.

İlerleyici bozukluklardır,yaşla birlikte patolojik semptomlar artar.

Hastalık sekonder lizozomlarda yıkılmamış mataryelin birikimiyle ortaya çıkar. Bu yıkılmayan materyal eksik olan enzimin substratıdır.

Genellikle otozomal resesif kalıtımlıdır.