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Lexikon der Biologie: Peroxisomen

Peroxisomen, Peroxysomen, Gruppe von nur mit einer Membran umgebenen Vesikeln (mitunter auch als microbodies oder Cytosomen bezeichnet) mit Katalase als Leitenzym, die bis zu 40% des Gesamtproteins der Peroxisomen ausmachen kann. Ansonsten kann die Zusammensetzung der Peroxisomen, die auch Peroxidasen enthalten, stark variieren. Kleine Peroxisomen (0,15–0,25 μm) sind in allen Säugerzellen vorhanden, die großen Peroxisomen (bis ca. 1,5 μm) sind hauptsächlich in Leber und Niere zu finden, wo sie an Entgiftungsreaktionen (Entgiftung) beteiligt sind. Beispielsweise wird Sauerstoff über Flavin-haltige Oxidasen (z.B. Alkohol-Oxidase, Urat-Oxidase, D-Aminosäure-Oxidase) zu H2O2 (Wasserstoffperoxid) reduziert, das dann durch Katalase zu O2 und H2O (Wasser) abgebaut wird. Peroxisomen verschiedener Gewebe enthalten noch Dehydrogenasen, Enzyme der Fettsäureoxidation (Fettsäuren), Transaminasen sowie Enzyme der Plasmalogensynthese (Acetalphosphatide), des Phytansäureabbaus, der Gallensäuresynthese (Gallensäuren) und des Glykolat-Zyklus (Photorespiration). Die Luciferase ist ebenfalls in den Peroxisomen lokalisiert. – Peroxisomen gehen aus bereits bestehenden durch Teilung hervor (selbstreplizierend). Die Membranlipide stammen vermutlich aus dem endoplasmatischen Reticulum, der Weg zu den Peroxisomen ist noch unbekannt. Peroxisomen enthalten kein Genom, müssen also alle benötigten Proteine importieren. Als topogenes Signal der Matrixproteine dient dabei entweder eine spezifische Sequenz von 3 Aminosäuren (Ser-Lys-Leu oder Varianten) am carboxyterminalen Ende (Carboxylterminus), genannt PTS1 (peroxisomal targeting sequence 1), oder PTS2, eine charakteristische Sequenz innerhalb des N-terminalen Bereichs (Aminoterminus). Die topogenen Signale der Membranproteine sind noch nicht bekannt. Auch gefaltete Proteine oder Oligomere werden in Peroxisomen transportiert. In der Matrix der Peroxisomen findet man nicht, wie sonst üblich, Chaperone (Polypeptidketten bindende Proteine). Demnach läuft der Proteintransport bei Peroxisomen nach ganz anderen Regeln als bei Mitochondrien oder Plastiden. Eine Reihe von spezifischen Proteinen, sog. Peroxine (abgekürzt Pex + Ordnungszahl) – mehr als 20 sind derzeit bekannt –, scheint an dem Prozeß der Peroxisomengenese beteiligt zu sein. – Vermutlich sind die Peroxisomen sehr alte Organelle, die ausgebildet wurden, als in der Atmosphäre Sauerstoff gebildet wurde. Peroxisomen könnten dazu gedient haben, die intrazelluläre Konzentration von Sauerstoff zu erniedrigen und gleichzeitig seine hohe chemische Reaktivität für nutzbringende oxidative Prozesse auszunutzen. – Eine besondere Form der Peroxisomen, sog. Glykosomen, findet man in Trypanosomen (Trypanosomidae), wenn diese als Blutparasiten in Wirbeltieren leben. Erstaunlicherweise sind in diesem Stadium die für den Energiegewinn über die Glykolyse benötigten Enzyme nicht im Cytoplasma, sondern in diesen Glykosomen lokalisiert; die Substrate stammen aus dem Blut des Wirts. Duve (C.R. de), Evolution der Eucyte, Glyoxisomen, Peroxisomen-Proliferator-aktivierter Rezeptor.

K.A./S.Kl.

Lit.: Masters, C., Crane, D.: The peroxisome: a vital organelle. Cambridge 1995.

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