Достаточно хорошо охарактеризованным является слияние лизосом с эндосомами - везикулами, содержащими некоторые внутриклеточные белки (Mukherjee et al, 1997). В данном случае лизосомные белки синтезируются в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме, где они гликолизируются путем переноса олигосахаридных остатков. На последующей стадии, типичной для лизосомальных белков, терминальные маннозные остатки фосфорилируются по С-6. Таким образом, лизосомальные белки в процессе сортировки приобретают концевой остаток маннозо - 6 - фосфат. В мембранах аппарата Гольджи имеются молекулы - рецепторы, специфичные для маннозо - 6 - фосфат - остатков и за счет этого специфически узнающие и селективно связывающие лизосомальные белки. Локальное накопление этих белков происходит с помощью клатрина. Этот белок позволяет вырезать и транспортировать подходящие мембранные фрагменты в составе транспортных везикул и эндолизосом, которые затем созревают с образованием первичных лизосом (Короленко, 1983, 1990). В заключение от маннозо - 6 - фосфата отщепляется фосфатная группа. Маннозо - 6 - фосфат - рецепторы используются вторично в процессе рецикла. Снижение рН в эндолизосомах приводит к диссоциации белков от рецепторов. Затем рецепторы с помощью транспортных везикул переносятся обратно в аппарат Гольджи. В других случаях рецептор не используется вторично в процессе рецикла, а доставляется к лизосоме для деградации вместе с лигандом (Mukherjee et al, 1997; Koening, Edwardson, 1997).
Большое количество внутриклеточных белков может быть деградировано в лизосомах в ходе процесса, называемого макроаутофагией (Mortimore, 1995). При этом участки цитоплазмы, включающие цитозольные белки, также хорошо как и органеллы, окружаются мембраной, превращаясь в двумембранные структуры, известные как аутофагосомы или аутофагические вакуоли. Белки внутри аутофагосом далее полностью деградируются после слияния с лизосомой (Калахая и др., 1984).
В таких органах как печень, макроаутофагия имеет место для большей части внутриклеточного распада, особенно на ранних этапах голодания (Grinde, 1985). Белковое фосфорилирование играет важную роль среди механизмов, контролирующих макроаутофагию (Blommart, 1995). При определенных условиях в таком процессе деградации показана селективность, несмотря на то, что белки в изолированную цитоплазму захватываются неселективно. Например, пероксисомальная аутофагия может активироваться при таких условиях, когда пероксисомы не нужны длительное время. Слияние лизосом с аутофагосомой происходит по такому же механизму, что и эндоцитозный и секреторный пути, что доказывает взаимосвязь между этими процессами (Cuervo, Dice, 1998).
Второй процесс внутриклеточной белковой изоляции лизосомами называется микроаутофагией. Во время микроаутофагии только небольшие участки цитоплазмы захватываются небольшими инвагинациями на поверхности лизосом. После интернализации этих везикул и распада окружающей их мембраны цитоплазматические белки разрушаются внутри лизосом (Посохов и др.,1992). В отличие от макроаутофагии, которая в основном активируется при условиях лишения питательных веществ, микроаутофагия ответственна за продолжительный основной распад долгоживущих белков (Mortimore et ll, 1988).
Третий механизм лизосомального распада цитозольных белков происходит после транспорта через лизосомальную мембрану. Этот путь был впервые описан в культуре человеческих фибробластов, а далее охарактеризован в печени крысы. Приблизительно 30% цитозольных белков разрушаются таким образом (Cuervo, Dice, 1995). Такой белковый транспорт схож во многом с транспортом белков в другие клеточные компартменты (Schartz, Dobberstein, 1996). Основные компоненты системы направления транспорта белков через лизосомальную мембрану следующие: цитозольный шаперон 73 кД (hsр 73), рецепторный белок на лизосомальной мембране (lgp 96) и внутрилизосомальная форма цитозольного шаперона (lys - hsр 73). Для этого пути уже идентифицированы несколько субстратов: рибонуклеаза А, глицероальдегид-3-фосфат дегидрогеназа, альдолаза, некоторые субъединицы 20S протеасомы, факторы транскрипции такие как c-fos и IkB, а также α-2-макроглобулин - секреторный белок, который также локализуется в цитозоле гепатоцитов и проксимальных трубчатых клетках печени (Cuervo, Dice, 1998).
Субстратный белок после взаимодействия с hsр 73 направляется к лизосомам, где после связывания и транспорта через лизосомальную мембрану полностью разрушается в лизосомальном матриксе. Субстратные белки содержат в своей последовательности мотив биохимически сходный с пентапептидом KFERQ, который разрушается цитозольным шапероном 73 кД. Связывание hsр 73 с этим участком субстратного белка приводит к продвижению комплекса к лизосомальной мембране. Гликопротеин лизосомальной мембраны 96 кД (lgp 96 у крыс или lamp 2 у людей и мышей) активен как рецептор для субстратного белка. Связывание лизосомальной мембраны и захват в лизосомальный матрикс являются временно ограниченными и прямо зависят от уровней лизосомального lgp 96 и hsр 73 (Cuervo, Dice, 1995).
TimeBiology