Lizosoma(yunoncha λύσις — “parchalanish” va σώμα — “tana”) — membrana bilan oʻralgan hujayra organellasi boʻlib, uning ichi kislotali muhitga ega va ko‘plab eruvchan kislotali gidrolitik fermentlarni saqlaydi. Lizosoma hujayra ichidagi yirik molekulalarni hazm qilish (jumladan avtofagiya) uchun javobgar; ekzositoz vaqtida o‘z tarkibini tashqariga sekretsiya qilishi mumkin; shuningdek, u moddalar almashinuvi va hujayra o‘sishi bilan bog‘liq ayrim hujayra ichki signallash yo‘llarida ishtirok etadi.

Lizosoma — vezikulalarning bir turi bo‘lib, hujayraning endomembran tizimiga kiradi. Turli lizosomalar o‘ziga xos alohida hujayra kompartmanlari sifatida ham qaraladi.

Lizosomalar 1955-yilda belgiya biokimyogari Kristian de Dyuv tomonidan kashf etilgan. Lizosomalar sutemizuvchilarning barcha hujayralarida (eritrotsitlardan tashqari) mavjud. O‘simliklarda hosil bo‘lish usuli va ayrim funksiyalari jihatidan lizosomalarga yaqin tuzilma — vakuolalar uchraydi. Lizosomalar, shuningdek, ko‘pchilik protistlarda (ham fagotrof, ham osmotrof tiplarda) va zamburug‘larda bor. Demak, lizosomalar barcha eukariot hujayralariga xosdir. Prokariotlarda lizosomalar bo‘lmaydi, chunki ularda fagotsitoz va hujayra ichki hazmi yo‘q.

Lizosomalar hujayra ichida zararli moddalarning, shu jumladan eskirgan organellalar va begona molekulalarning parchalanishida ishtirok etadi va bu orqali detoksikatsiyaga hissa qo‘shadi.

Lizosoma funksiyalarining buzilishi insondagi bir qator irsiy kasalliklar — lizosomal yig‘ilish kasalliklari (lysosomal storage diseases) bilan bog‘liq.

Sxema, unda sitoplazma, uning tarkibiy qismlari (yoki organellalar) bilan birga, odatdagi hayvon hujayrasida ko‘rsatilgan. Organellalar:
(1) Yadrocha
(2) Yadro
(3) Ribosoma (mayda nuqtalar)
(4) Vezikula
(5) Dag'al endoplazmatik to'r (ER)
(6) Golji apparati
(7) Sitoskelet
(8) Silliq endoplazmatik to'r
(9) Mitoxondriya
(10) Vakuola
(11) Sitoplazma
(12) Lizosoma
(13) Sentriol va Sentrosoma

Kashf etilish tarixi

1949–1952-yillarda biokimyogar Kristian de Dyuv va uning talabalarining kalamush jigar hujayralarida insulin ta’sirini o‘rganish jarayonida kislotali fosfataza faolligi ajratib olish usuliga qarab keskin farq qilishi tasodifan kuzatildi. Kislotali fosfataza ularga me’yor sifatida xizmat qilgan, aslida ular insulin metabolizmida ishtirok etadigan glyukozo-6-fosfataza fermentini o‘rganayotgan edilar. Hujayra tarkibini sentrifugada fraksiyalashda kislotali fosfataza mikrosomal fraksiya bilan bog‘liq chiqdi, lekin oddiy hujayra ekstraktiga nisbatan atigi o‘ndan bir faollik ko‘rsatdi; mikrosomal fraksiyani muzlatkichda bir necha kun saqlagach, uning faolligi ortdi. Dastlab buni texnik xato deb o‘ylashdi, ammo tajribalar qayta-qayta aynan shu natijani berdi. Bu esa ichida ferment saqlovchi, membrana bilan chegaralangan zarrachalar mavjudligini taxmin qilishga olib keldi.

1952–1955-yillarda mikrosomal fraksiyaga bog‘liq yana bir necha kislotali gidrolazalar topildi. 1955-yilda — lizosomalar kashf etilgan yil sifatida qabul qilingan — K. de Dyuv past pH saqlanadigan va kislotali muhitda optimal ishlaydigan fermentlar majmuasi joylashgan, membrana bilan o‘ralgan organellaga “lizosoma” nomini taklif qildi. O‘sha yili AQShning Vermont universitetidan mikroskopiya texnikasini puxta egallagan amerikalik sitolog Aleks Novikov (Alex Novikoff) K. de Dyuv laboratoriyasiga tashrif buyurib, qisman tozalangan lizosomalar preparatlaridan foydalangan holda bu organellalarning ilk elektron suratlarini oldi. 1961-yilda A. Novikov gistrokimyoviy kislotali fosfataza aniqlash usuli va elektron mikroskopiya orqali bu fermentning lizosomalarda joylashganini tasdiqladi. 1963-yilda K. de Dyuv guruhida ishlagan belgiya biokimyogari Anri Ers Pompe kasalligi bemorlarida lizosomal α-glyukozidaza yetishmovchiligini aniqladi va boshqa genetika (genetics) kasalliklarining ham lizosoma faoliyati buzilishi bilan bog‘liqligini taxmin qildi. Hozirda 50 dan ortiq irsiy kasallik lizosomal yetishmovchilik bilan bog‘lanadi.

1974-yilda hujayraning tuzilma-funksional tashkilotini ochishga qo‘shgan hissasi uchun K. de Dyuv Tibbiyot bo‘yicha Nobel mukofoti bilan taqdirlandi.

Lizosomalarning belgilari

Lizosomalar shakli, o‘lchami, ultra-tuzilishi va sitokimyoviy xususiyatlari bo‘yicha geterogendir. Hayvon hujayralarida ularning diametri odatda 1 mkmdan kichik, ammo masalan, makrofaglarda bir necha mikrongacha yetishi mumkin. Odatda ular sferik, oval, ba’zan tubulyar shaklga ega. Lizosomalar soni bitta (ko‘plab o‘simlik va zamburug‘ hujayralaridagi yirik vakuola)dan yuzlab-minglab (hayvon hujayralarida)gacha bo‘lishi mumkin. Hayvon hujayralarida lizosomalar hajm jihatidan odatda hujayra ichki hajmining **5 %**idan ortiqni egallamaydi.

Lizosomalarning muhim belgilaridan biri — ular tarkibida oqsillar, uglevodlar, lipidlar va nuklein kislotalarni parchalovchi kislotali gidrolazalar borligi. Lizosomal fermentlar qatoriga katepsinlar (to‘qima proteazalari), kislotali ribonukleaza, fosfolipaza va boshqalar kiradi. Shuningdek, lizosomalarda organik molekulalardan sulfat guruhlarini (sulfatazalar) yoki fosfat guruhlarini (kislotali fosfataza) ajratib oluvchi fermentlar mavjud. Umuman, lizosoma bo‘shlig‘ida qariyb 60 turdagi eruvchan kislotali gidrolitik fermentlar uchraydi.

Lizosomalar ichi kislotali bo‘lib, bu lizosomal gidrolazalar faoliyati uchun optimal sharoit yaratadi. Odatda lizosoma pH-i 4,5–5 atrofida; demak, undagi protonlar kontsentratsiyasi sitoplazmadagidan ikki daraja (≈100 marta) yuqori. Bunday pH gradient protonli ATFaza nasosi (V-tip proton pompasi) tomonidan ta’minlanadi. Bundan tashqari, lizosoma membranasida gidroliz mahsulotlarini sitoplazmaga chiqaruvchi tashuvchi oqsillar ham mavjud: aminokislotalar, shakarlar, nukleotidlar, lipidlar va boshqalar.

Ilgari kislotali fosfataza yuqori faolligi lizosomalarni belgilash (marker) sifatida ishlatilgan. Hozirda ishonchliroq markerlar — membranaga xos glikoproteinlar LAMP1 va LAMP2 (kech endosomalar va lizosomalar membranasida bo‘ladi, boshqa kompartman membranalarida bo‘lmaydi) hisoblanadi.

Lizosomalar hosil bo‘lishi va turlari

Lizosomalar Golji apparatidan ajralib chiqadigan pufakchalar (vezikulalar) va endotsitoz natijasida hosil bo‘ladigan pufakchalar (endosomalar)dan shakllanadi. Avtolizosoma/avtofagosomalar hosil bo‘lishida endoplazmatik retikulum (ER) membranalari ishtirok etadi. Lizosomal oqsillarning barchasi ER tashqi yuzasidagi “o‘tirgan” ribosomalarda sintez qilinadi va so‘ng ER bo‘shlig‘i hamda Golji apparati orqali tranzit qiladi.

Lizosomalarning yetilish bosqichlari va turlari uchun yagona qat’iy tasnif yo‘q. Ko‘pincha birlamchi va ikkilamchi lizosomalar farqlanadi: birinchilarida fermentlar odatda noaktiv holatda bo‘ladi, ikkinchilarida esa faol. Aksar fermentlar pH pasayishida aktivlanadi. Shuningdek, geterolizosomalar (tashqaridan kirgan modda — fago- yoki pinotsitoz yo‘li bilan olingan substratni hazm qiluvchilar) va avtolizosomalar (hujayraning o‘z oqsillari yoki organellalarini parchalovchilar) ajratib ko‘rsatiladi.

Amaliyotda quyidagi lizosoma va bog‘liq kompartmanlar tasnifi keng qo‘llanadi:

• Erta endosoma — endotsitoz (pinotsitoz) pufakchalari shu yerga quyiladi. Past pH tufayli yukini qo‘yib yuborgan retseptorlar qayta tashqi membranaga qaytadi.
• Kech endosoma — erta endosomadan pinotsitoz materiali va Golji apparatidan gidrolazalar keladi. Mannoz-6-fosfat retseptorlari kech endosomadan Goljiga qaytariladi.
• Lizosoma — kech endosomadan gidrolazalar va hazm qilinadigan subtratlar aralashmasi kelib qo‘shiladi.
• Fagosoma — fagotsitoz yo‘li bilan yutilgan yirik zarralar (bakteriyalar va h.k.) tushadigan pufakcha; odatda lizosoma bilan qo‘shiladi.
• Avtofagosoma — ikki membrana bilan o‘ralgan sitoplazma qismi (ko‘pincha organellalarni o‘z ichiga oladi); makroavtofagiyada hosil bo‘ladi va lizosoma bilan qo‘shilib, ichidagini parchalaydi.
• Multivezikulyar tanachalar (MVB) — bitta membrana bilan o‘ralgan, ichida yana birlamchi membrana bilan o‘ralgan mayda pufakchalar mavjud bo‘lgan tuzilmalar. Ular ko‘pincha erta endosomaga mos bosqichda shakllanadi va tashqi membrana retseptorlarining (masalan, EGFR) ichki pufakchalarda qolib, keyin degradatsiyalanishida ishtirok etadi. Ba’zan yadro qobig‘idan ajralish yo‘li bilan ikki membranali MVBlar ham tasvirlangan.
• Qoldiq tanachalar (telolizosomalar) — hazm bo‘lmay qolgan material (masalan, lipofussin)ni saqlaydigan pufakchalar. Normal sharoitda plazma membranasi bilan qo‘shilib, ekzositoz orqali hujayradan chiqariladi; qarish yoki patologiyada to‘planishi mumkin.

Lizosomalarning funksiyalari

• Endotsitoz orqali hujayra ichiga olingan moddalar yoki zarrachalarni (bakteriyalar, boshqa hujayralar) hazm qilish.
• Avtofagiya — hujayra uchun keraksiz bo‘lib qolgan tuzilmalarni yo‘q qilish: eskirgan organellalarni yangilariga almashtirish, ichki oqsillar va boshqa birikmalarni parchalash.
• Avtoliz — barcha lizosomalar membranasi buzilganda fermentlar chiqib ketishi oqibatida hujayraning o‘z-o‘zini hazm qilishi; ba’zan bu normal rivojlanish yoki ayrim ixtisoslashuv jarayonlarini kuzatib boradi. Misol: boshqurt (kurbaqa) rivojlanishida dum to‘qimalarini hujayralardagi lizosomalar parchalab yuboradi, hosil bo‘lgan moddalar esa boshqa hujayralar tomonidan utilizatsiya qilinadi.
• Tashqi tuzilmalarni eritish — masalan, osteoklastlarda suyak matritsini eritmok.

Hujayra ichki hazmi va almashinuvda ishtirok

Ko‘plab protistlar va hujayra ichki hazmiga ega hayvonlarda lizosomalar endotsitoz yo‘li bilan olingan ovqatni hazm qilishda ishtirok etadi; bunda lizosomalar ovqat hazm vakuolalari bilan qo‘shiladi. Protistlarda hazm bo‘lmagan qoldiqlar ovqat vakuolasi plazma membranasi bilan qo‘shilganda tashqariga chiqariladi.

Bo‘shliq (polost) hazmi ustun bo‘lgan ko‘plab hayvon hujayralari (masalan, xordalilar) ozuqani interstitsial suyuqlik yoki qon plazmasidan pinotsitoz orqali oladi. Bu molekulalar lizosomalarda hazm qilingach, hujayra almashinuviga jalb etiladi. Yaxshi o‘rganilgan misol — hujayralarning xolesterinni qabul qilishi: qonda LPNP (LDL) tarkibida tashilayotgan xolesterin membranadagi LPNP-retseptorlarga bog‘lanib, pinotsitoz pufakchalariga kiradi; retseptorlar erta endosomadan membranaga qaytariladi, LPNP esa lizosomalarga boradi va u yerda parchalanib, bo‘shagan xolesterin lizosoma membranasi orqali sitoplazmaga o‘tadi.

Lizosomalar bilvosita gormonlarga desensibilizatsiyada ham qatnashadi: gormon uzoq ta’sir qilganda, u bilan bog‘langan retseptorlarning bir qismi endosomaga kiradi va lizosomalarda degradatsiyalanadi; retseptorlar soni kamayishi hujayra sezgirligini pasaytiradi.

Avtofagiya

Odatda ikki tur avtofagiya farqlanadi — mikroavtofagiya va makroavtofagiya.

Mikroavtofagiyada (MVB hosil bo‘lishiga o‘xshash) endosoma yoki lizosoma membranasida ichkariga botish (invaginatsiya)lar hosil bo‘ladi va ular ichki pufakchalar sifatida ajraladi; bu pufakchalarga hujayraning o‘zi sintez qilgan moddalar tushadi. Shu yo‘l bilan hujayra energiya yoki qurilish materiali tanqisligida (masalan, ochlikda) oqsillarni parchalay oladi. Mikroavtofagiya normal sharoitlarda ham sodir bo‘ladi va umuman tanlovsiz jarayon hisoblanadi. Ba’zan organellalar ham mikroavtofagiya orqali parchalangan: masalan, xamirturushlarda peroksisomalar mikroavtofagiyasi va yadro qisman mikroavtofagiyasi tasvirlangan (hujayra yashovchanligi saqlanadi).

Makroavtofagiyada sitoplazmaning bir qismi (ko‘pincha organellalarni o‘z ichiga olgan) ER sisternalariga o‘xshash membran tuzilma bilan o‘rab olinadi va ikki membranali avtofagosoma hosil bo‘ladi. Keyin u lizosoma bilan qo‘shilib, ichidagini hazm qiladi. Makroavtofagiya ham ko‘pincha tanlovsiz deb qaraladi, biroq u ko‘pincha “muddatini o‘tab bo‘lgan” mitoxondriya, ribosoma va boshqa organellalarni yo‘qotishda muhim deb ta’kidlanadi.

Shaperon-bog‘liq avtofagiya — uchinchi tur bo‘lib, unda qisman denaturatsiyaga uchragan oqsillar shaperonlar yordamida lizosoma membranasidan o‘tib, uning bo‘shlig‘iga yo‘naltirilgan tashish orqali olib kiriladi.

Avtoliz

Lizosoma fermentlari ba’zan lizosoma membranasi buzilganda sitoplazmaga chiqib ketadi. Odatda ular neytral pHli sitoplazmada tez inaktivlanadi. Ammo barcha lizosomalar bir vaqtning o‘zida buzilsa, hujayra o‘zini-o‘zi parchalashi — avtoliz sodir bo‘lishi mumkin. Patologik va fiziologik (oddiy) avtoliz farqlanadi. Eng ko‘p uchraydigan patologik ko‘rinish — o‘limdan keyingi to‘qimalarning avtolizi.

Normal sharoitda avtoliz jarayonlari organizm rivojlanishi va ba’zi hujayralar differensiyalanishida kuzatiladi. Masalan, to‘liq metamorfozga uchraydigan hasharot lichinkalarida to‘qimalar parchalanishi, yoki kurbaqa bosqichiga o‘tishda dumning so‘rilishi jarayonlari bilan bog‘liq. Biroq bu tavsiflar apoptoz va nekroz farqlari aniq ajratilmagan davrlarga taalluqlidir; har bir holatda organ yoki to‘qima degradatsiyasi aslida lizosomaga bog‘liq bo‘lmagan apoptozga tayanmayaptimi — alohida tekshirish talab etadi.

O‘simliklarda esa ayrim hujayralarning differensiyalanishi (masalan, traxeidlar yoki ksilema tomir bo‘laklari) ularning o‘limidan keyin ham funksional bo‘lib qolishini ta’minlaydi va bu qisman avtoliz bilan birga kechadi. Floemadagi sitotubcha (sitovoy trubka) a’zolari pishib yetilishida ham qisman avtoliz kuzatiladi.

Klinik ahamiyati

Ba’zan lizosoma ishining buzilishi oqibatida yig‘ilish kasalliklari rivojlanadi: fermentlar mutatsiyalar sababli ishlamaydi yoki yetarli ishlamaydi. Misollar: Goshe kasalligi, Pompe kasalligi, Tey—Saks kasalligi. Umuman olganda, lizosoma funksiyasi buzilishi bilan bog‘liq 50+ irsiy kasallik ma’lum.

Nekrotik hujayralarda, jumladan granulotsitlarda lizosomalar shikastlanishi yallig‘lanish jarayoni boshlanishiga turtki bo‘lishi mumkin.