Lysosomen: Zelluläre Recycling- und Abwehrzentren
Lysosomen sind membranumgebene Organellen in Tierzellen (und einigen pflanzenähnlichen Vakuolen) mit über 60 hydrolytischen Enzymen, die bei niedrigem pH (~4,5–5,0) aktiv sind. Sie sind die primäre Stelle für intrazelluläre Verdauung.
Wichtige Enzymklassen
- Proteasen (Kathepsine): Proteinabbau.
- Nukleasen: DNA/RNA-Abbau.
- Lipasen: Lipidhydrolyse.
- Glykosidasen: Kohlenhydratspaltung.
- Phosphatasen, Sulfatasen: Phosphat/Sulfat-Entfernung.
Hauptfunktionen
- Phagozytose/Endozytose-Abbau: Pathogene, Trümmer, abgenutzte Organellen werden via Endosomen/Phagosomen geliefert → fusionieren mit Lysosom.
- Autophagie: Beschädigte Organellen/Proteine werden im Autophagosom eingeschlossen → lysosomaler Abbau → Aminosäuren-Recycling (kritisch bei Hungersnot).
- Membranreparatur: Lysosomale Exozytose patcht Plasma-Membranrisse (Ca²⁺-getriggert).
- Antigenpräsentation: Lysosomale Peptide werden auf MHC II für CD4+ T-Zellen geladen.
- Knochenresorption: Osteoklasten sezernieren lysosomale Enzyme in Resorptionslakaunen.
- Zelltodregulation: Lysosomale Membranpermeabilisierung setzt Kathepsine frei → Apoptose/Nekrose.
Biogenese und Transport
- Enzyme werden im ER synthetisiert → mit Mannose-6-Phosphat (M6P) im Golgi markiert → M6P-Rezeptor zielt auf spätes Endosom/Lysosom.
- Lysosomale Membranproteine (LAMP1, LAMP2) schützen die Membran vor Autodigestion.
Klinische Relevanz: Lysosomale Speicherkrankheiten (LSDs)
- Genetische Defekte in lysosomalen Enzymen/Transportern → Substratanreicherung.
- Beispiele: Morbus Gaucher (Glukocerebrosidase), Tay-Sachs (Hexosaminidase A), Morbus Pompe (saure α-Glucosidase), Morbus Fabry (α-Galaktosidase A), Niemann-Pick.
- Behandlungen: Enzymersatztherapie (ERT), Substratreduktionstherapie (SRT), Chaperontherapie, Gentherapie (aufkommend).
Pflanzliche Vakuolen
Funktional analog: große zentrale Vakuole speichert Nährstoffe, Abfälle, hält Turgor aufrecht, enthält hydrolytische Enzyme. Nicht identisch mit Lysosomen, teilen aber abbauende Rolle.
Lysosomen sind dynamische Hubs des Abbaus, Recyclings und der Signalübertragung – wesentlich für zelluläre Homöostase und Stressanpassung.
