Lisossomos: características, estrutura, funções e tipos - Ciência - 2023

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o lisossomos São organelas celulares rodeadas por membranas localizadas dentro das células animais. São compartimentos que possuem pH ácido e são ricos em enzimas digestivas, capazes de degradar qualquer tipo de molécula biológica: proteínas, carboidratos e ácidos nucléicos.

Além disso, eles podem degradar o material de fora da célula. Por esse motivo, os lisossomos têm múltiplas funções no metabolismo celular e, devido à sua composição rica em enzimas hidrolíticas, costumam ser chamados de "estômago" da célula.

Os lisossomos são formados pela fusão de vesículas que emergem do aparelho de Golgi. A célula reconhece certas sequências que funcionam como "marcadores" em enzimas hidrolíticas e as envia para os lisossomas em formação.

Esses vacúolos têm forma esférica e seu tamanho varia consideravelmente, sendo uma estrutura celular bastante dinâmica.

Descoberta e perspectiva histórica

Os lisossomos foram descobertos há mais de 50 anos pelo pesquisador Christian de Duve. A equipe de De Duve estava conduzindo experimentos envolvendo a técnica de fracionamento subcelular, a fim de investigar a localização de certas enzimas.

Esse protocolo experimental permitiu a descoberta das organelas, pois os pesquisadores notaram que a liberação de enzimas hidrolíticas aumentava à medida que acrescentavam compostos que danificavam as membranas.

Posteriormente, o aprimoramento das técnicas de biologia molecular e a existência de equipamentos melhores - como microscópios eletrônicos, conseguiram corroborar sua presença. De fato, pode-se concluir que os lisossomos ocupam 5% do volume intracelular.

Algum tempo depois de sua descoberta, foi constatada a presença de enzimas hidrolíticas em seu interior, tornando o lisossoma uma espécie de centro de degradação. Além disso, os lisossomos foram associados à vida endocítica.

Historicamente, os lisossomos eram considerados o ponto final da endocitose, usados apenas para a degradação de moléculas. Hoje, os lisossomos são conhecidos por serem compartimentos celulares dinâmicos, capazes de se fundir com uma variedade de organelas adicionais.

Características dos lisossomos

Morfologia do lisossoma

Os lisossomos são compartimentos únicos de células animais que abrigam uma variedade de enzimas que são capazes de hidrolisar proteínas e digerir certas moléculas.

Eles são vacúolos densos e esféricos. O tamanho da estrutura é amplamente variado e depende do material que foi previamente capturado.

Os lisossomos, juntamente com o retículo endoplasmático e o aparelho de Golgi, fazem parte do sistema endomembrana da célula. Embora essas três estruturas sejam teias de membranas, elas não são contínuas entre si.

Os lisossomos contêm várias enzimas

A principal característica dos lisossomos é a bateria de enzimas hidrolíticas dentro deles. Existem cerca de 50 enzimas capazes de degradar uma ampla gama de biomoléculas.

Estes incluem nucleases, proteases e fosfatases (que removem grupos fosfato de mononucleotídeos fosfolipídicos e outros compostos). Além disso, eles contêm outras enzimas responsáveis pela degradação de polissacarídeos e lipídios.

Logicamente, essas enzimas digestivas devem ser separadas espacialmente do resto dos componentes celulares para evitar sua degradação descontrolada. Assim, a célula pode "escolher" os compostos a serem eliminados, já que pode regular os elementos que entram no lisossoma.

O ambiente dos lisossomos é ácido

O interior dos lisossomos é ácido (cerca de 4,8) e as enzimas que ele contém funcionam bem nessa condição de pH. Portanto, eles são conhecidos como hidrolases ácidas.

A característica de pH ácido deste compartimento celular é mantida graças à presença de uma bomba de prótons e um canal de cloreto na membrana. Juntos, eles transportam ácido clorídrico (HCl) para o lisossoma. A bomba está localizada ancorada na membrana da organela.

A função desse pH ácido é ativar as várias enzimas hidrolíticas presentes no lisossoma e evitar - na medida do possível - sua atividade enzimática no pH neutro do citosol.

Dessa forma, já temos duas barreiras que funcionam como proteção contra hidrólise descontrolada: manter as enzimas em um compartimento isolado, e que essas enzimas funcionem bem no pH ácido desse compartimento.

Mesmo se a membrana do lisossoma se rompesse, a liberação das enzimas não teria muito efeito - devido ao pH neutro do citosol.

Características

A composição interna de um lisossoma é dominada por enzimas hidrolíticas, por isso são uma importante região do metabolismo celular onde ocorre a digestão das proteínas extracelulares que entram na célula por endocitose, reciclagem de organelas e proteínas citosólicas.

Vamos agora explorar em profundidade as funções mais proeminentes dos lisossomos: degradação de moléculas por autofagia e degradação por fagocitose.

Autofagia

O que é autofagia?

Um mecanismo que consegue capturar proteínas celulares é chamado de autofagia "autoalimentada". Esse evento ajuda a manter a homeostase celular, degradando estruturas celulares que não são mais necessárias e contribui para a reciclagem de organelas.

Por meio desse fenômeno, ocorre a formação de vesículas denominadas autofagossomos. Essas são pequenas regiões do citoplasma ou de outros compartimentos celulares, provenientes do retículo endoplasmático que se fundem com os lisossomas.

Ambas as organelas têm a capacidade de se fundir, uma vez que são delimitadas por uma membrana plasmática de natureza lipídica. É análogo a tentar juntar duas bolhas de sabão - você está fazendo uma maior.

Após a fusão, o conteúdo enzimático do lisossoma é responsável por degradar os componentes que estavam dentro da outra vesícula formada. A captura dessas moléculas parece ser um processo sem seletividade, causando a degradação de proteínas localizadas no citosol longevo.

Autofagia e períodos de jejum

Na célula, o evento de autofagia parece ser regulado pela quantidade de nutrientes disponíveis.

Quando o corpo experimenta uma deficiência de nutrientes ou experimenta períodos prolongados de jejum, as vias de degradação são ativadas. Dessa forma, a célula consegue degradar proteínas que não são essenciais e consegue o reaproveitamento de certas organelas.

Saber que os lisossomos desempenham um papel importante durante os períodos de jejum tem aumentado o interesse dos pesquisadores por essa organela.

Autofagia e o desenvolvimento de organismos

Além de sua participação ativa em períodos de baixo conteúdo nutricional, os lisossomos desempenham um papel importante durante o desenvolvimento de certas linhagens de seres orgânicos.

Em alguns casos, o desenvolvimento implica a remodelação total do organismo, o que implica que certos órgãos ou estruturas devem ser eliminados durante o processo. Na metamorfose de insetos, por exemplo, o conteúdo hidrolítico dos lisossomos contribui para a remodelação dos tecidos.

Endocitose e fagocitose

A endocitose e a fagocitose desempenham um papel na captação de elementos externos às células e sua subsequente degradação.

Durante a fagocitose, certas células - como macrófagos - são responsáveis pela ingestão ou degradação de partículas grandes, como bactérias ou fragmentos celulares.

Essas moléculas são ingeridas por um vacúolo fagocítico, denominado fagossoma, que, como no caso anterior, se fundirá com os lisossomas. A fusão resulta na liberação de enzimas digestivas dentro do fagossoma e as partículas são degradadas.

Tipos de lisossomos

Alguns autores distinguem este compartimento em dois tipos principais: tipo I e tipo II. Aqueles do tipo I ou lisossomas primários estão envolvidos no armazenamento de enzimas hidrolíticas, enquanto os lisossomas secundários estão relacionados a processos de catálise.

Formação de lisossomos

A formação de lisossomos começa com a absorção de moléculas de fora por meio de vesículas endocíticas. Este último se funde com outras estruturas chamadas endossomos iniciais.

Posteriormente, os endossomos iniciais passam por um processo de maturação, dando origem aos endossomos tardios.

Um terceiro componente aparece no processo de formação: as vesículas de transporte. Estes contêm hidrolases ácidas da rede trans do aparelho de Golgi. Ambas as estruturas - vesículas de transporte e endossomos tardios - se fundem e se tornam um lisossoma, após adquirirem o conjunto de enzimas lisossomais.

Durante o processo, ocorre a reciclagem dos receptores de membrana por meio da reciclagem de endossomos.

As hidrolases ácidas são separadas do receptor de manose-6 fosfato durante o processo de fusão das organelas que dão origem aos lisossomas. Esses receptores entram na rede trans de Golgi novamente.

Diferenças entre endossomos e lisossomos

A confusão entre os termos endossomos e lisossomas é comum. Os primeiros são compartimentos celulares ligados à membrana - como os lisossomos. No entanto, a distinção crucial entre as duas organelas é que os lisossomos não têm receptores de manose-6-fosfato.

Além dessas duas entidades biológicas, existem outros tipos de vesículas. Um deles são os vacúolos, cujo conteúdo é principalmente água.

As vesículas de transporte, como seu nome indica, participam do movimento de substâncias para outros locais da célula. As vesículas secretoras, por sua vez, removem resíduos ou produtos químicos (como aqueles envolvidos na sinapse dos neurônios).

Doenças associadas

Em humanos, as mutações nos genes que codificam as enzimas dos lisossomas estão associadas a mais de 30 doenças congênitas. Essas patologias são abrangidas pelo termo "doenças de armazenamento lisossomal".

Surpreendentemente, muitas dessas condições surgem de danos a uma única enzima lisossomal.

Em indivíduos afetados, a consequência de haver uma enzima não funcional dentro dos lisossomos é o acúmulo de produtos residuais.

A alteração de deposição lisossomal mais comum é conhecida como doença de Gaucher e está associada a uma mutação no gene que codifica a enzima responsável pelos glicolipídeos. Curiosamente, a doença apresenta uma frequência bastante elevada entre a população judaica, afetando 1 em cada 2.500 indivíduos.

Referências

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