「リソソーム」の版間の差分

　リソソームに局在するプロテアーゼは20種類以上あり、それらはカテプシン（[[wikipedia:Cathepsin|Cathepsin]]）と名付けられ、A-Zまで存在する。リソソームにはカテプシン以外の名称のプロテアーゼも存在する（[[wikipedia:LGMN|Legumain]]、[[wikipedia:NAPSA|Napsin]]、[[wikipedia:TPP1|TPP1]]など）。これらのプロテアーゼは[[wikipedia:JA:活性中心|活性中心]]のアミノ酸残基の違いから、[[wikipedia:JA:システインプロテアーゼ|システインプロテアーゼ]]（カテプシン[[wikipedia:Cathepsin B|B]]、[[wikipedia:Cathepsin C|C/J/DPP1]]、[[wikipedia:Cathepsin F|F]]、[[wikipedia:Cathepsin H|H/I]]、[[wikipedia:Cathepsin K|K/O2]]、[[wikipedia:Cathepsin L|L]]、[[wikipedia:Cathepsin O|O]]、[[wikipedia:Cathepsin S|S]]、[[wikipedia:Cathepsin L2|V/L2/U]]、[[wikipedia:Cathepsin W|W]]、[[wikipedia:cathepsin Z|X/P/Z/Y]]、[[wikipedia:LGMN|Legumain]]）、[[wikipedia:JA:アスパラギン酸プロテアーゼ|アスパラギン酸プロテアーゼ]]（カテプシン[[wikipedia:cathepsin D|D]]、[[wikipedia:Cathepsin E|E]]、[[wikipedia:NAPSA|Napsin]]）、[[wikipedia:JA:セリンプロテアーゼ|セリンプロテアーゼ]]（カテプシン[[wikipedia:Cathepsin A|A]]、[[wikipedia:Cathepsin G|G]]、[[wikipedia:TPP1|TPP1]]）に分類される。

　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（[[wikipedia:N-acetylglucosamine-1-phosphate transferase|N-acetylglucosamine-1-phosphate transferase]]）およびGlcNAc-1-リン酸ジエステルα-GlcNAc転移酵素（N-acetylglucosamine-1-phosphodiester-α-N-acetylglucosaminidase）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、[[wikipedia:I-cell disease|I-cell disease]]）を引き起こす。

　マクロオートファジー(macroautophagy)は、細胞質成分（[[wikipedia:JA:細胞質基質|サイトゾル]]、細胞小器官、細胞内病原体など）をオートファゴソーム(autophagosome)と呼ばれる二重膜で囲い込み、リソソームへ輸送する経路である。この過程では、まず隔離膜(isolation membrane/phagophore)が細胞質成分を取り囲み、最終的に隔離膜の端が閉じてオートファゴソーム(autophagosome)が形成される。リソソームと融合すると、オートファゴソームの内膜と細胞質成分は分解され、一重膜のオートリソソームとなる。これらの分解は原則として非選択的（バルク分解）であるが、選択的オートファジーも存在し、選択的基質として可溶性タンパク質（[[wikipedia:SQSTM1|p62]]など）、[[ミトコンドリア]]（mitophagy）、[[ペルオキシソーム]]（pexophagy）、細胞内病原体（xenophagy）、凝集体（aggrephagy）、[[wikipedia:JA:リボソーム|リボソーム]]（ribophagy）などが報告されている。

　ミクロオートファジー(microautophagy)は、リソソーム（酵母では液胞）の膜が内側に陥入して分離することで細胞質成分をリソソーム内腔へ輸送する経路である。酵母以外の生物種ではあまり報告されていないが、哺乳類細胞では後期エンドソームの多胞体（multivesicular body）との類似点が指摘されている。

　リソソームは細胞内の分解装置としてだけでなく、他にも様々な機能を有している。リソソームの[[エキソサイト―シス]]は、損傷した細胞膜の修復、[[細胞外マトリックス]]の分解、骨融解などに関与する。またリソソーム膜の透過性亢進と細胞死との関連も報告されている。

　リソソーム病（ライソゾーム病、リソゾーム病、リソソーム蓄積症、lysosomal disease、lysosomal storage disease/disorder）は、リソソーム酵素の欠損や輸送障害によって発症する遺伝性疾患である。1963年にden Hersによってリソソーム病の概念が確立された<ref name="ref12"><pubmed> 14280390 </pubmed></ref>。リソソーム酵素が欠損すると、リソソーム内に未分解の基質が大量に蓄積する。現在までに約60種類のリソソーム病が知られており、多くは[[wikipedia:JA:劣性|劣性]]遺伝形式である。罹病率は出生5000－8000人あたり1人である。我が国では「ライソゾーム病」という名称で国の[[wikipedia:JA:特定疾患|特定疾患]]（難病）に指定されている。リソソーム病の症状は欠損酵素の種類によって異なるが、肝脾腫、骨変形、中枢神経障害（精神運動発達遅滞、痙攣など）、眼障害、腎障害、心不全などの様々な症状を呈する。治療法として一部の疾患で酵素補充療法（[[wikipedia:Enzyme replacement therapy|Enzyme replacement therapy]]）、造血幹細胞移植などが行われている。

　リソソーム関連オルガネラ（Lysosome-related organelle）は、リソソームの性質の一部を保持しながらも、細胞特異的に特殊な機能を担うようになったオルガネラである<ref name="ref14"><pubmed> 10877819 </pubmed></ref>。リソソーム関連オルガネラの機能は主に生理活性物質の貯蓄、活性化、分泌である。制御性分泌(regulated secretion)を担うリソソーム関連オルガネラは分泌型リソソーム（secretory lysosome）とも呼ばれる。チェディアック・東症候群（[[wikipedia:Chédiak–Higashi syndrome|Chédiak-Higashi syndrome]]）やヘルマンスキー・パドラック症候群（[[wikipedia:Hermansky–Pudlak syndrome|Hermansky-Pudlak syndrome]]）などの疾患では、リソソームだけでなくリソソーム関連オルガネラの一部も機能障害を来たすことが報告されている<ref name="ref14" />。以下、代表的なリソソーム関連オルガネラの例を挙げる。

　[[wikipedia:JA:メラノソーム|メラノソーム]]は[[wikipedia:JA:メラニン細胞|メラノサイト]]、[[wikipedia:JA:虹彩|虹彩]]色素上皮細胞、[[wikipedia:JA:網膜|網膜]]色素上皮細胞に存在する。内腔はpH5前後に酸性化されており、加水分解酵素やLAMP-1/2などを有する<ref name="ref14" />。メラノソームには[[wikipedia:JA:メラニン|メラニン]]色素が蓄積されており、[[エキソサイト―シス]]によって細胞外に放出される。放出された色素は皮膚ではケラチノサイトに取り込まれる。

　溶菌性顆粒（Lytic granule）は[[wikipedia:JA:細胞傷害性T細胞|細胞傷害性T細胞]]、[[wikipedia:JA:ナチュラルキラー細胞|NK細胞]]に存在する。内腔はpH5.1-5.4に酸性化されており、加水分解酵素やLAMP-1/2などを有する。溶菌性顆粒はパーフォリンやグランザイムなどを含んでおり、標的細胞（ウィルス感染細胞や腫瘍細胞など）に放出することでそれらを破壊する。溶菌性顆粒に含まれるカテプシンCは、グランザイム前駆体のプロセッシングと活性化に必要である。

　血小板密顆粒（Platelet-dense granule、delta granule）は[[wikipedia:JA:血小板|血小板]]、[[wikipedia:JA:巨核球|巨核球]]に存在する。内腔はpH6前後に酸性化されており、LAMP-2などを有する。血小板密顆粒は[[wikipedia:JA:カルシウム|カルシウム]]、[[wikipedia:JA:セロトニン|セロトニン]]、[[wikipedia:JA:アデノシン二リン酸|ADP]]、[[wikipedia:JA:アデノシン三リン酸|ATP]]、[[wikipedia:JA:二リン酸|ピロリン酸]]などを含んでおり、それらの分泌は[[wikipedia:JA:血液凝固|血液凝固反応]]に重要である。

　アズール顆粒（Azurophilic granule、primary granule）は[[wikipedia:JA:好中球|好中球]]に存在し、加水分解酵素、LAMP-3などを有する。ミエロペルオキシダーゼやディフェンシンなどの殺菌性物質を含んでおり、ファゴソームと融合したり、細胞外へ放出されたりすることで、病原体を殺菌する。アズール顆粒に含まれるカテプシンGは細胞外基質の分解、[[wikipedia:JA:サイトカイン|サイトカイン]]の活性化に関与する。

　好塩基球顆粒（Basophil granule）は[[wikipedia:JA:好塩基球|好塩基球]]に存在し、加水分解酵素、LAMP-1/2などを有する。好塩基球顆粒には[[wikipedia:JA:ヒスタミン|ヒスタミン]]、[[wikipedia:JA:セロトニン|セロトニン]]などが存在し、それらは[[wikipedia:JA:免疫グロブリンE|免疫グロブリンE]]の細胞膜への結合に伴って細胞外へ分泌され、[[wikipedia:JA:免疫|免疫]]応答を惹起する。

　ラメラ体（層板小体、Lamellar body）は[[wikipedia:JA:II型肺胞上皮細胞|Ⅱ型肺胞上皮細胞]]に存在する。ラメラ体は大きさが1-2 umあり、分泌顆粒では最大のものの一つである。内腔はpH5.5前後に酸性化されており、加水分解酵素やLAMP-1などを有する。ラメラ体は[[wikipedia:JA:界面活性剤|サーファクタント]]を含んでおり、それらの[[wikipedia:JA:肺胞|肺胞]]腔への分泌は肺胞の表面張力減少、肺胞拡張に必要である。ラメラ体に含まれるカテプシンHなどの加水分解酵素はサーファクタント前駆体のプロセッシングに関与する。

　刷子縁（Ruffled border）は[[wikipedia:JA:破骨細胞|破骨細胞]]の骨吸収に特化した細胞膜の一部を指す。破骨細胞は明帯(sealing zone)を介して骨表面に接し、刷子縁と骨表面とで囲まれた骨吸収窩(resorptive pit)を形成する。刷子縁には液胞型プロトンポンプや塩化物イオンチャネルが局在している。また骨吸収に必要な酵素群（カテプシンKや酸性フォスファターゼなど）は、破骨細胞内のリソソームが刷子縁にエキソサイト―シスされることで吸収窩に供給されている。したがって、刷子縁および吸収窩はリソソームと類似した性質を持っていると考えられている。破骨細胞に高発現するカテプシンKは濃化異骨症（[[wikipedia:Pycnodysostosis|Pycnodysostosis]]）の原因遺伝子として同定されている。

　バフィロマイシンA₁（[[wikipedia:Bafilomycin|Bafilomycin A₁]]）、コンカナマイシンA（Concanamycin A）は液胞型プロトンポンプを特異的に阻害する。いずれも[[wikipedia:JA:マクロライド系抗生物質|マクロライド系抗生物質]]で構造が類似しているが、後者のほうがより強力で特異性が高いとされている。

　[[wikipedia:JA:システインプロテアーゼ|システインプロテアーゼ]]阻害剤としては[[wikipedia:E-64|E64d]]（不可逆的阻害）、[[wikipedia:Pepstatin|Pepstatin A]]（可逆的阻害）などがある。システイン・セリン・スレオニンプロテアーゼ阻害剤としては[[wikipedia:Leupeptin|Leupeptin]]（可逆的阻害）などがある。