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リソソームは1955年にド・デューブ（Christian de Duve）によって細胞分画法・生化学的手法を用いて発見された<ref><pubmed> 13249955 </pubmed></ref>。ド・デューブはラット肝臓へのインスリンの作用を解析する過程で、肝細胞内の加水分解酵素を含む顆粒が膜に包まれていることを偶然発見し、それらの顆粒をギリシア語の”lyso”（分解する）＋”soma”（小体）を語源としてlysosomeと名付けた。さらに電子顕微鏡を用いてリソソームが実際に細胞小器官であることを1956年に報告した<ref><pubmed> 13357540 </pubmed></ref>。ド・デューブは「細胞の構造と機能に関する諸発見」によってクロード（Albert Claude）、パラーデ（George E. Palade）と共に1974年にノーベル医学生理学賞を受賞した。 | リソソームは1955年にド・デューブ（Christian de Duve）によって細胞分画法・生化学的手法を用いて発見された<ref><pubmed> 13249955 </pubmed></ref>。ド・デューブはラット肝臓へのインスリンの作用を解析する過程で、肝細胞内の加水分解酵素を含む顆粒が膜に包まれていることを偶然発見し、それらの顆粒をギリシア語の”lyso”（分解する）＋”soma”（小体）を語源としてlysosomeと名付けた。さらに電子顕微鏡を用いてリソソームが実際に細胞小器官であることを1956年に報告した<ref><pubmed> 13357540 </pubmed></ref>。ド・デューブは「細胞の構造と機能に関する諸発見」によってクロード（Albert Claude）、パラーデ（George E. Palade）と共に1974年にノーベル医学生理学賞を受賞した。 | ||
[[Image:FigLysosome.jpg|thumb|500px|'''図 リソソームへの経路'''<br> | [[Image:FigLysosome.jpg|thumb|500px|'''図 リソソームへの経路'''<br>リソソームは細胞内外成分の分解機能を担い、エンドサイトーシス経路（ピノサイト―シス、ファゴサイトーシス）やオートファジー経路（マクロオートファジー、シャペロン介在性オートファジー）を経由して運ばれてきた基質を分解する。細胞外成分、EGFおよびEGF受容体、病原体などはエンドサイトーシス経路でリソソームへ輸送される。サイトゾル成分や細胞内小器官などはオートファジー経路でリソソームへ輸送される。リソソーム膜上にはV-ATPaseが存在し、内腔を酸性化する。リソソーム内には各種加水分解酵素が存在し、基質をアミノ酸、脂質、糖などにまで分解し、リサイクルする。リソソームはエキソサイト―シスされることもある。リソソーム構成タンパク質の多くは、トランスゴルジ網から生合成経路を通り、後期エンドソームに運ばれた後、リソソームに到達する。膜タンパク質の一部は、構成性分泌経路で細胞膜に出た後、エンドサイトーシス経路でリソソームに運ばれる。]] | ||
==種類と構造== | ==種類と構造== | ||
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リソソーム可溶性タンパク質への特異的なM6Pの付加は、ゴルジ体に局在するN-アセチルグルコサミン（GlcNAc）-1-リン酸転移酵素およびGlcNAc-1-リン酸ジエステルα-GlcNAc転移酵素が担っている。多くのリソソーム酵素は前者に特異的に認識されるアミノ酸配列を持ち、この酵素が欠損すると様々なリソソーム酵素がリソソームに輸送されず、リソソーム病のムコ脂質症Ⅱ型（I細胞病） あるいはⅢ型を引き起こす。 | リソソーム可溶性タンパク質への特異的なM6Pの付加は、ゴルジ体に局在するN-アセチルグルコサミン（GlcNAc）-1-リン酸転移酵素およびGlcNAc-1-リン酸ジエステルα-GlcNAc転移酵素が担っている。多くのリソソーム酵素は前者に特異的に認識されるアミノ酸配列を持ち、この酵素が欠損すると様々なリソソーム酵素がリソソームに輸送されず、リソソーム病のムコ脂質症Ⅱ型（I細胞病） あるいはⅢ型を引き起こす。 | ||
リソソーム膜タンパク質の局在化機構の詳細は十分に明らかにされていないが、細胞質領域に輸送シグナル（チロシンモチーフ、ジロイシンモチーフなど）を持つものはトランスゴルジ網でクラスリン/AP小胞に取り込まれ、後期エンドソームを経てリソソームに運ばれると考えられている<ref | リソソーム膜タンパク質の局在化機構の詳細は十分に明らかにされていないが、細胞質領域に輸送シグナル（チロシンモチーフ、ジロイシンモチーフなど）を持つものはトランスゴルジ網でクラスリン/AP小胞に取り込まれ、後期エンドソームを経てリソソームに運ばれると考えられている<ref name="ref4" />。またLAMP1などの膜タンパク質の一部は構成性分泌経路を介してもリソソームに運ばれる。この場合は、ゴルジ体を出たあと細胞膜表面に運ばれ、エンドサイトーシス経路でリソソームに到達すると考えられている<ref name="ref4" />。 | ||
==生合成機構== | ==生合成機構== | ||
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リソソームの生合成機構については、４つのモデルが提唱されている<ref><pubmed> 19672277 </pubmed></ref>。①成熟モデル：初期エンドソームが、後期エンドソーム、リソソームへと成熟する。②小胞輸送モデル：初期エンドソーム、後期エンドソーム、リソソームはそれぞれ独立しており、それらの間の輸送は小胞を介する。③Kiss-and-runモデル：後期エンドソームとリソソームが一時的な融合（kiss）と解離（run）を繰り返す過程で、内容物や膜成分を分配し、リソソームへと成熟する（成熟モデルの変形型）。④直接融合モデル：後期エンドソームとリソソームが直接融合しハイブリッドオルガネラを形成した後、両者が再形成される。 | リソソームの生合成機構については、４つのモデルが提唱されている<ref><pubmed> 19672277 </pubmed></ref>。①成熟モデル：初期エンドソームが、後期エンドソーム、リソソームへと成熟する。②小胞輸送モデル：初期エンドソーム、後期エンドソーム、リソソームはそれぞれ独立しており、それらの間の輸送は小胞を介する。③Kiss-and-runモデル：後期エンドソームとリソソームが一時的な融合（kiss）と解離（run）を繰り返す過程で、内容物や膜成分を分配し、リソソームへと成熟する（成熟モデルの変形型）。④直接融合モデル：後期エンドソームとリソソームが直接融合しハイブリッドオルガネラを形成した後、両者が再形成される。 | ||
これらのモデルのうちいずれが正しいかについてはまだ決着がついていないが、共焦点顕微鏡を用いた生細胞タイムラプス観察の結果では、Kiss-and-runおよび直接融合が主な生合成機構であるとの報告がある<ref><pubmed> 15723798 </pubmed></ref>。また長時間の飢餓条件下では、マクロオートファジーによって形成されたオートリソソームからもリサイクルによってリソソームが再合成される<ref | これらのモデルのうちいずれが正しいかについてはまだ決着がついていないが、共焦点顕微鏡を用いた生細胞タイムラプス観察の結果では、Kiss-and-runおよび直接融合が主な生合成機構であるとの報告がある<ref><pubmed> 15723798 </pubmed></ref>。また長時間の飢餓条件下では、マクロオートファジーによって形成されたオートリソソームからもリサイクルによってリソソームが再合成される<ref name="ref3" />。この場合の再合成はmTORC1複合体の再活性化に依存しており、オートリソソームから伸長したチューブ様構造体から小胞（リソソーム前駆体）が出芽し、それらがリソソームに成熟する。 | ||
リソソーム生合成のマスター遺伝子としては、転写因子TFEBが同定されている<ref><pubmed> 19556463 </pubmed></ref>。リソソーム構成タンパク質の多くはプロモーター領域に共通の配列モチーフを持っており、それらの配列にTFEBが結合して遺伝子発現を誘導することで、リソソーム生合成が促進される。TFEBは通常はリソソーム膜上に局在しているが、飢餓やリソソームストレス条件下では核に移行し、遺伝子発現を誘導すると考えられている。 | リソソーム生合成のマスター遺伝子としては、転写因子TFEBが同定されている<ref><pubmed> 19556463 </pubmed></ref>。リソソーム構成タンパク質の多くはプロモーター領域に共通の配列モチーフを持っており、それらの配列にTFEBが結合して遺伝子発現を誘導することで、リソソーム生合成が促進される。TFEBは通常はリソソーム膜上に局在しているが、飢餓やリソソームストレス条件下では核に移行し、遺伝子発現を誘導すると考えられている。 | ||