Mechanismen der lysosomalen Säureifizierung

Lysosomen, die terminalen Organellen auf dem endocytischen Weg, verdauen Makromoleküle und stellen ihre Komponenten der Zelle als Nährstoffe zur Verfügung. Hydrolytische Enzyme, die spezifisch für eine breite Palette von Zielstrukturen sind, befinden sich im Lysosom; diese Enzyme werden durch den stark sauren pH-Wert (zwischen 4,5 und 5,0) im Inneren der Organellen aktiviert. Lysosomen erzeugen und halten ihre pH-Gradienten aufrecht, indem sie die Aktivität einer protonenpumpenden V-type ATPase nutzen, die metabolische Energie in Form von ATP verwendet, um Protonen in das Lysosomenlumen zu pumpen. Da diese Aktivität die elektrische Ladung trennt und eine transmembrane Spannung erzeugt, muss ein anderes Ion sich bewegen, um diese Spannung zu dissipieren, damit ein Nettopumpen stattfinden kann. Dieses sogenannte Gegenion kann entweder ein Kation (das aus dem Lysosom heraus bewegt wird) oder ein Anion (das in das Lysosom hineingezogen wird) sein. Neueste Daten unterstützen die Beteiligung von ClC-7, einem Cl(-)/H(+) Antiporter, an diesem Prozess, obwohl viele offene Fragen zur Beteiligung dieses Transporters bestehen bleiben. Obwohl funktionelle Ergebnisse auch auf einen Kationentransporter hindeuten, bleibt dessen molekulare Identität unklar. Sowohl die V-ATPase als auch der Gegenionentransporter sind wahrscheinlich wichtige Akteure in den Mechanismen, die den Gleichgewichtszustand des pH-Werts im Lysosomeninneren bestimmen. Spannende neue Ergebnisse deuten darauf hin, dass der lysosomale pH-Wert in einigen Zelltypen dynamisch reguliert werden kann.