Endocytose en Lysosoomvorming

Een van de belangrijkste functies van lysosomen is de vertering van materiaal dat van buiten de cel wordt opgenomen door endocytose, wat in detail wordt besproken in hoofdstuk 12. De rol van lysosomen bij de vertering van materiaal dat door endocytose wordt opgenomen, heeft echter niet alleen betrekking op de functie van lysosomen, maar ook op hun vorming. In het bijzonder worden lysosomen gevormd door de fusie van transportblaasjes ontsproten aan het trans-Golgi-netwerk met endosomen, die moleculen bevatten die door endocytose aan het plasmamembraan zijn opgenomen.

De vorming van lysosomen vormt dus een kruispunt tussen de secretorische route, via welke lysosomale eiwitten worden verwerkt, en de endocytische route, via welke extracellulaire moleculen aan het celoppervlak worden opgenomen (figuur 9.36). Materiaal van buiten de cel wordt opgenomen in met clathrine beklede endocytische vesikels, die uit het plasmamembraan komen en vervolgens samensmelten met vroege endosomen. Membraancomponenten worden dan gerecycleerd naar het plasmamembraan (in detail besproken in hoofdstuk 12) en de vroege endosomen rijpen geleidelijk uit tot late endosomen, die de voorlopers zijn van lysosomen. Een van de belangrijke veranderingen tijdens de endosoomrijping is de verlaging van de interne pH tot ongeveer 5,5, die een sleutelrol speelt bij de levering van lysosomale zure hydrolasen uit het trans Golgi-netwerk.

Figuur 9.36

Endocytose en lysosoomvorming. Moleculen worden van buiten de cel opgenomen in endocytische blaasjes, die versmelten met vroege endosomen. Membraancomponenten worden gerecycleerd naarmate de vroege endosomen uitrijpen tot late endosomen. Transportblaasjes die zure (meer…)

Zoals eerder besproken, worden zure hydrolasen naar lysosomen geleid door mannose-6-fosfaat residuen, die worden herkend door mannose-6-fosfaat receptoren in het trans Golgi netwerk en verpakt in clathrine-gecoate blaasjes. Na verwijdering van de clathrine-coating versmelten deze transportblaasjes met late endosomen, en de zure interne pH zorgt ervoor dat de hydrolasen losraken van de mannose-6-fosfaatreceptor (zie figuur 9.36). De hydrolasen komen zo vrij in het lumen van het endosoom, terwijl de receptoren in het membraan blijven en uiteindelijk worden gerecycled naar de Golgi. Late endosomen rijpen dan uit tot lysosomen wanneer ze een volledige aanvulling van zure hydrolasen verwerven, die de moleculen verteren die oorspronkelijk door endocytose zijn opgenomen.