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Lexikon der Biologie: Lysosomen

Lysosomen [von *lyso- , griech. sōma = Körper], von einer einfachen Bio-Membran umgebene Zellorganellen ( vgl. Abb. ) mit katabolischen Eigenschaften im Cytoplasma von Eukaryoten. Ihre Gesamtheit wird lytisches Kompartiment (Kompartimentierung) genannt. Lysosomen wurden erst in den 1950er Jahren von C.R. de Duve und Mitarbeitern entdeckt und zunächst durch den Besitz einer sauren Phosphatase, die als lysosomales Leitenzym gilt, charakterisiert. Mittlerweile ist eine Vielzahl lysosomaler Enzyme (meist Glykoproteine, darunter Glykosidasen, Proteasen [Cathepsine], Nucleasen, Phosphatasen, Lipasen und andere) bekannt, deren pH-Optima im sauren pH-Bereich liegen – eine Anpassung an den intralysosomalen pH-Wert von 3,8–5,0, für dessen Aufrechterhaltung eine energieverbrauchende Protonenpumpe verantwortlich ist. Lysosomale Enzyme ( vgl. Tab. ) vermitteln den Abbau von endocytierten Biomolekülen (Endocytose), aber auch von zelleigenem Material (Autophagie, Autophagosom). Sind sie defekt, kommt es zu lysosomalen Speicherkrankheiten. Bei Niederen Eucyten fusionieren die sog. primären Lysosomen selektiv mit Endocytosevesikeln, um deren Inhalt hydrolytisch abzubauen (Fusionsvesikel = sekundäre Lysosomen), bei Höheren Eucyten ist dieser Vorgang allerdings etwas komplexer (Endosom). Nicht immer ist das endocytierte Material restlos abbaubar. Solche Restmaterial enthaltenden Lysosomen (Residualkörper) werden bei Protozoen exocytiert (Exocytose). Bei langlebigen tierischen Zellen (z.B. Muskelzellen, Nervenzellen) kommt es jedoch zu einer Anhäufung solcher Residualkörper (sog. Lipofuscingranula [Lipofuscin] oder Alterspigment). Die Fusion mit primären Lysosomen kann von manchen intrazellulären Parasiten, die durch Endocytose in die Wirtszellen eindringen, umgangen werden. Beispiel ist die „erzwungene“ Endocytose von Plasmodium (Malaria), wobei die Malaria-Parasiten in ihren Endocytosevesikeln von einer lysosomalen Attacke verschont bleiben. Lysosomen entstehen ähnlich wie sekretorische Vesikel am trans-Golgi-Netzwerk (Golgi-Apparat) und stehen über Membranfluß mit der Plasmamembran in Verbindung. Proteine der Lysosomen-Membran und der -Matrix werden am rauhen endoplasmatischen Reticulum (ER) synthetisiert, in den ER-Zisternen und im Golgi-Apparat glykosyliert (Glykosylierung) und im distalen Golgi-Bereich in Vesikeln abgeschnürt. Bei der Zielsteuerung (Protein-targeting) spielen phosphorylierte Mannose-Reste in den Oligosaccharid-Seitenketten der Proteine eine Rolle. Sie werden vom Mannose-6-phosphat-Rezeptor bereits auf der trans-Seite des Golgi-Apparats erkannt und in Richtung lytisches Kompartiment gelenkt. Akrosom, Aryl-Sulfatasen, Autolyse, differentielle Zentrifugation, lysosomotrope Agenzien, Vakuole, Verdauung, Zelle (Farbtafel).

B.L./M.B.



Lysosomen

Lysosomen-ähnliche Vesikel in einem eosinophilen Granulocyten der Maus; die hellgrau erscheinenden Vesikel enthalten Peroxidase-Kristalle, die dunkel granulierten werden als Endosomen gedeutet.

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