Perossisoma: differenze tra le versioni

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[[File:Perossisoma2.svg|miniatura|Rappresentazione schematica della struttura di un perossisoma]]

[[File:Distribution of peroxisomes labelled with a monomeric eqFP611 variant in HEK293 cells during mitosis - pone.0004391.s005.ogv|miniatura|Distribuzione di perossisomi marcati con variante monomerica di eqFP611 in cellule HEK293 durante la mitosi]]

Il '''perossisoma''' è un [[Organulo|organello]] (conosciuto anche con il termine di microcorpo) separato dal [[citoplasma]] da una [[Membrana cellulare|membrana]] e ubiquitario negli [[Eukaryota|eucarioti]]<ref>{{Cita pubblicazione|autore=Markus Islinger|autore2=Alfred Voelkl|autore3=H. Dariush Fahimi|autore4=Michael Schrader|data=15 settembre 2018|titolo=The peroxisome: an update on mysteries 2.0|rivista=Histochemistry and Cell Biology|volume=150|numero=5|pp=443-471|lingua=en|formato=PDF|accesso=2 giugno 2020|doi=10.1007/s00418-018-1722-5|url=https://link.springer.com/article/10.1007/s00418-018-1722-5|editore=[[Springer (azienda)|Springer]]}}</ref>. I perossisomi sono organelli con attività [[ossidasi]]ca<ref>{{cita web|url=https://dizionari.repubblica.it/Italiano/O/ossidasi.html|titolo=ossidasi: significato e definizione|sito=Dizionari.Repubblica.it|accesso=2 giugno 2020}}</ref>. Spesso, l'[[ossigeno]] molecolare serve come co-[[Substrato (chimica)|substrato]] dal quale viene in seguito prodotto il [[perossido di idrogeno]] (H₂O₂). Il nome del perossisoma deriva infatti dalla produzione di quest'ultimo e dalla sua attività di ''scavenging''<ref>{{cita web|lingua=en|url=https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/scavenging|titolo=Scavenging - an overview <nowiki>|</nowiki> ScienceDirect Topics|sito=ScienceDirect.com|data=|accesso=2 giugno 2020}}</ref>. Questi organelli svolgono un ruolo fondamentale nel [[metabolismo]] dei [[lipidi]] e nella conversione di [[Specie reattive all'ossigeno|specie reattive dell'ossigeno]]. I perossisomi sono coinvolti nel [[catabolismo]] di [[acidi grassi a catena lunga]], [[Amminoacidi ramificati|acidi grassi a catena ramificata]], prodotti intermedi di [[acidi biliari]] (in cellule epatiche)<ref name=":0">{{Cita pubblicazione|autore=Sacha Ferdinandusse|autore2=Simone Denis|autore3=Phyllis L. Faust|autore4=Ronald J. A. Wanders|data=8 aprile 2009|titolo=Bile acids: the role of peroxisomes|rivista=Journal of Lipid Research|volume=50|numero=11|pp=2139-2147|lingua=en|accesso=2 giugno 2020|doi=10.1194/jlr.R900009-JLR200|ISSN=1539-7262|url=http://www.jlr.org/content/50/11/2139|formato=PDF}}</ref>, lo[[D-amminoacidi,]] sapevatee che[[poliammine]]. iUna gorilladelle sonofunzioni animalipiù conosciute nei perossisomi è la riduzione di specie reattive dell'ossigeno, in estinsione?particolare seperossido sidi metteteidrogeno<ref>{{Cita likepubblicazione|autore=Nina adA. artu_friendsBonekamp|autore2=Alfred suVölkl|autore3=H. intsagramDariush grazieFahimi|autore4=Michael ragaSchrader|data=25 maggio 2009|titolo=Reactive oxygen species and peroxisomes: Struggling for balance|rivista=BioFactors|volume=35|numero=4|pp=346-355|lingua=en|accesso=2 giugno 2020|doi=10.1002/biof.48|url=https://iubmb.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/biof.48|formato=PDF|dataarchivio=8 marzo 2021|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20210308171047/https://iubmb.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/biof.48|urlmorto=sì}}</ref>. Sono inoltre coinvolti nella biosintesi di [[plasmalogeni]], es., [[Fosfolipide|eterofosfolipidi]], essenziali per il corretto mentofunzionamento di [[cervello]] e [[Polmone|polmoni]] nei mammiferi<ref name=":1">{{Cita pubblicazione|autore=Ronald J. A. Wanders|autore2=Hans R. Waterham|data=7 luglio 2006|titolo=Biochemistry of Mammalian Peroxisomes Revisited|rivista=Annual Review of Biochemistry|volume=75|numero=1|pp=295-332|lingua=en|accesso=2 giugno 2020|doi=10.1146/annurev.biochem.74.082803.133329|url=https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.biochem.74.082803.133329|formato=PDF|dataarchivio=12 novembre 2019|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20191112234710/https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.biochem.74.082803.133329|urlmorto=sì}}</ref>. Contengono circa il 10% dell'attività totale di due enzimi ([[Glucosio-6-fosfato deidrogenasi]] e [[6-fosfogluconato deidrogenasi]]) presenti nella [[via dei pentoso fosfati]]<ref>{{Cita pubblicazione|autore=Vasily D. Antonenkov|data=luglio 1989|titolo=Dehydrogenases of the pentose phosphate pathway in rat liver peroxisomes|rivista=European Journal of Biochemistry|volume=183|numero=1|pp=75-82|lingua=en|accesso=2 giugno 2020|doi=10.1111/j.1432-1033.1989.tb14898.x|url=https://febs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/j.1432-1033.1989.tb14898.x|formato=PDF}}</ref>, fondamentale per il metabolismo energetico<ref name=":1" />. Il coinvolgimento dei perossisomi nella sintesi di [[isoprenoidi]] e [[colesterolo]] negli animali, è tuttora oggetto di dibattito<ref name=":1" />.

Altre funzioni perossisomiche note includono il [[ciclo del gliossilato]] nei semi in germinazione ("[[Gliossisoma|gliossisomi]]"), la [[fotorespirazione]] nelle foglie<ref>{{Cita libro|lingua=en|autore=Ray Franklin Evert|autore2=Katherine Esau|titolo=Esau's Plant anatomy : meristems, cells, and tissues of the plant body : their structure, function, and development|pp=1898-1997|url=https://www.worldcat.org/title/esaus-plant-anatomy-meristems-cells-and-tissues-of-the-plant-body-their-structure-function-and-development/oclc/70265585|sito=WorldCat.org|accesso=2 giugno 2020|edizione=3|data=2006|editore=Wiley-Interscience|città=Hoboken|oclc=70265585|ISBN=0-471-73843-3}}</ref>, la [[glicolisi]] nei [[Trypanosoma|tripanosomi]] ("[[Glicosoma|glicosomi]]") e l'ossidazione e l'assimilazione di [[metanolo]] e/o ammine in alcuni [[Lievito|lieviti]].

== Storia ==

I perossisomi furono descritti per la prima volta da uno studente di dottorato svedese, J. Rhodin nel 1954.<ref>{{Cita libro|cognome=Rhodin, Johannes A. G.|titolo=Correlation of ultrastructural organization and function in normal and experimentally changed proximal convoluted tubule cells of the mouse kidney : an electron microscopic study, including an experimental analysis of the conditions for fixation of the renal tissue for high resolution electron microscopy.|url=httphttps://worldcat.org/oclc/1069235123|accesso=11 novembre 2019|data=1954|editore=Karolinska Institutet|oclc=1069235123}}</ref> Furono identificati come organelli dal citologo e biochimico belga [[Christian de Duve]] nel 1967.<ref>{{Cita pubblicazione|data=15 aprile 1969|titolo=The peroxisome: a new cytoplasmic organelle|rivista=Proceedings of the Royal Society of London. Series B. Biological Sciences|volume=173|numero=1030|pp=71-83|lingua=en|accesso=11 novembre 2019|doi=10.1098/rspb.1969.0039|url=http://www.royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.1969.0039}}</ref> De Duve e colleghi, indagarono il contenuto dei perossisomi, individuando al loro interno, diverse ossidasi coinvolte nella produzione di perossido di idrogeno (H₂O₂) e catalasi coinvolte nella decomposizione di H₂O₂ in ossigeno e acqua. Visto il loro ruolo nel metabolismo dei perossidi, De Duve li ha chiamati "peroxisomes", sostituendo il termine morfologico "microbodies" precedentemente utilizzato. Successivamente la luciferasi di lucciola, sintetizzata e immagazzinata nelle cellule dell'organo lanterna della lucciola, è stata identificata anche nei perossisomi.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=G. A.|cognome=Keller|data=1º maggio 1987|titolo=Firefly luciferase is targeted to peroxisomes in mammalian cells.|rivista=Proceedings of the National Academy of Sciences|volume=84|numero=10|pp=3264-3268|lingua=en|accesso=11 novembre 2019|doi=10.1073/pnas.84.10.3264|url=http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.84.10.3264|nome2=S.|cognome2=Gould|nome3=M.|cognome3=Deluca}}</ref> Questo ha poi consentito la scoperta del [[segnale di targeting di importazione nei i perossisomi]], che in seguito ha contribuito ad importanti progressi nel campo della biogenesi del perossisoma.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=S. J.|cognome=Gould|data=1º settembre 1988|titolo=Identification of peroxisomal targeting signals located at the carboxy terminus of four peroxisomal proteins|rivista=The Journal of Cell Biology|volume=107|numero=3|pp=897-905|lingua=en|accesso=11 novembre 2019|doi=10.1083/jcb.107.3.897|url=http://www.jcb.org/cgi/doi/10.1083/jcb.107.3.897}}</ref>

[[File:Peroxisome in rat neonatal cardiomyocyte.jpg|miniatura|Perossisomi nel cardiomiocita neonatale di ratto]]

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I perossisomi possono derivare dal [[reticolo endoplasmatico]] in determinate condizioni sperimentali e replicarsi attraverso crescita di membrana e divisione da organelli preesistenti.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Dominic|cognome=Hoepfner|data=2005-7|titolo=Contribution of the Endoplasmic Reticulum to Peroxisome Formation|rivista=Cell|volume=122|numero=1|pp=85-95|lingua=en|accesso=11 novembre 2019|doi=10.1016/j.cell.2005.04.025|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0092867405004058|nome2=Danny|cognome2=Schildknegt|nome3=Ineke|cognome3=Braakman}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Michael|cognome=Schrader|data=2016-5|titolo=Proliferation and fission of peroxisomes — An update|rivista=Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research|volume=1863|numero=5|pp=971-983|lingua=en|accesso=11 novembre 2019|doi=10.1016/j.bbamcr.2015.09.024|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0167488915003365|nome2=Joseph L.|cognome2=Costello|nome3=Luis F.|cognome3=Godinho}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|nome=P. B.|cognome=Lazarow|data=1985-11|titolo=Biogenesis of Peroxisomes|rivista=Annual Review of Cell Biology|volume=1|numero=1|pp=489-530|lingua=en|accesso=11 novembre 2019|doi=10.1146/annurev.cb.01.110185.002421|url=http://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.cb.01.110185.002421|nome2=Y.|cognome2=Fujiki|dataarchivio=5 novembre 2019|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20191105120808/https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.cb.01.110185.002421|urlmorto=sì}}</ref> La traduzione delle proteine della matrice del perossisoma, avviene prima della loro importazione nell'organello. Specifiche sequenze di aminoacidi ([[PTS o Peroxisomal Targeting Signal]]) che possono essere sia nel domino [[C-terminale]] (PTS1) che in quello [[Dominio N-terminale|''N''-terminale]] (PTS2) della molecola, segnalano che tali proteine devono essere importate nel perossisoma da ciò che viene indicato come targeting factor. Attualmente siamo a conoscenza di 36 proteine coinvolte nella biogenesi e nel mantenimento del perossisoma, conosciute con il nome inglese di peroxins,<ref>{{Cita pubblicazione|nome=R.A.|cognome=Saleem|data=2006-12|titolo=Proteomics of the peroxisome|rivista=Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research|volume=1763|numero=12|pp=1541-1551|lingua=en|accesso=11 novembre 2019|doi=10.1016/j.bbamcr.2006.09.005|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0167488906002801|nome2=J.J.|cognome2=Smith|nome3=J.D.|cognome3=Aitchison}}</ref> che partecipano al processo di assemblaggio del perossisoma in diversi organismi. Nelle cellule dei mammiferi sono state caratterizzate 13 di queste proteine. A differenza dell'[[Importazione delle proteine nel reticolo endoplasmatico|importazione di proteine che avviene nel reticolo endoplasmatico]] (ER) o [[Importazione delle proteine nel mitocondrio|nei mitocondri]], non è necessario che queste subiscano un processo di [[Denaturazione delle proteine|denaturazione]] per poter essere importate nel [[lume]] del perossisoma. I recettori per l'importazione delle proteine della matrice, [[PEX5]] e [[PEX7]], accompagnano i loro carichi (contenenti rispettivamente una sequenza di aminoacidi PTS1 o PTS2) fino al perossisoma dove rilasciano le molecole che hanno trasportato nella matrice perossisomiale per poi tornare nel citosol - un passaggio chiamato ''recycling''. Un metodo particolare per il targeting delle proteine perossisomiali è chiamato ''piggybacking''. Le proteine che vengono trasportate con questo metodo unico, non hanno un PTS canonico, ma si legano piuttosto a una proteina PTS per essere trasportate come complesso.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Sven|cognome=Thoms|data=2015-11|titolo=Import of proteins into peroxisomes: piggybacking to a new home away from home|rivista=Open Biology|volume=5|numero=11|p=150148|lingua=en|accesso=11 novembre 2019|doi=10.1098/rsob.150148|url=https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsob.150148}}</ref> Un modello che descrive il ciclo di importazione viene definito come ''extended shuttle mechanism'' o meccanismo a shuttle esteso.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Vincent|cognome=Dammai|data=2001-4|titolo=The Human Peroxisomal Targeting Signal Receptor, Pex5p, Is Translocated into the Peroxisomal Matrix and Recycled to the Cytosol|rivista=Cell|volume=105|numero=2|pp=187-196|lingua=en|accesso=11 novembre 2019|doi=10.1016/S0092-8674(01)00310-5|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0092867401003105|nome2=Suresh|cognome2=Subramani}}</ref> Esistono ora prove del fatto che l'idrolisi dell'[[Adenosina trifosfato|ATP]] è necessaria per il riciclo dei recettori nel citosol. Inoltre, l'[[ubiquitinazione]] è cruciale per l'esportazione di PEX5 dal perossisoma, al citosol. La biogenesi della membrana perossisomiale e l'inserimento di proteine di membrana perossisomiale (PMP) richiede l'intervento delle proteine perossisomiali PEX19, PEX3 e PEX16. PEX19 è un recettore e un [[Chaperone molecolare|chaperone]] di PMP, che lega le PMP e le instrada alla membrana perossisomiale, dove interagisce con PEX3, una proteina di membrana integrale perossisomiale. Le PMP vengono quindi inserite nella membrana perossisomiale.

Il degrado dei perossisomi si chiama pexofagia.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Tanja|cognome=Eberhart|data=2018-11|titolo=Pexophagy in yeast and mammals: an update on mysteries|rivista=Histochemistry and Cell Biology|volume=150|numero=5|pp=473-488|lingua=en|accesso=11 novembre 2019|doi=10.1007/s00418-018-1724-3|url=httphttps://link.springer.com/10.1007/s00418-018-1724-3|nome2=Werner J.|cognome2=Kovacs}}</ref>

== Interazione e comunicazione perossisomiale ==

Le diverse funzioni dei perossisomi richiedono dinamicità e cooperazione con molti organelli coinvolti nel metabolismo lipidico cellulare come il [[reticolo endoplasmatico]] (ER), i [[Mitocondrio|mitocondri]], [[Adipocita|adipociti]] e [[Lisosoma|lisosomi]].<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Nadav|cognome=Shai|data=2016-5|titolo=No peroxisome is an island — Peroxisome contact sites|rivista=Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research|volume=1863|numero=5|pp=1061-1069|lingua=en|accesso=11 novembre 2019|doi=10.1016/j.bbamcr.2015.09.016|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0167488915003092|nome2=Maya|cognome2=Schuldiner|nome3=Einat|cognome3=Zalckvar}}</ref>

I perossisomi interagiscono con i mitocondri in diverse vie metaboliche, tra cui la [[beta ossidazione]] degli acidi grassi e il metabolismo delle specie reattive dell'ossigeno.<ref name=":1" /> Entrambi gli organelli sono in stretto contatto con il reticolo endoplasmatico (ER) e condividono diverse proteine, inclusi i fattori di fissione.<ref>{{Cita libro|nome=Joseph L.|cognome=Costello|nome2=Josiah B.|cognome2=Passmore|nome3=Markus|cognome3=Islinger|titolo=Proteomics of Peroxisomes|url=httphttps://link.springer.com/10.1007/978-981-13-2233-4_17|accesso=11 novembre 2019|data=2018|editore=Springer Singapore|pp=383-415|volume=89|ISBN=978-981-13-2232-7|doi=10.1007/978-981-13-2233-4_17}}</ref> I perossisomi interagiscono anche con il reticolo endoplasmatico (ER) e collaborano alla sintesi di etero (plasmalogeni) che sono importanti per le cellule nervose (vedi sopra). Il contatto fisico tra organelli è spesso mediato da siti di contatto di membrana in cui le membrane di due organelli sono legate fisicamente per consentire un rapido trasferimento di piccole molecole, agevolare la comunicazione tra organelli, e sono cruciali per il coordinamento delle funzioni cellulari, quindi per le condizioni fisiologiche essenziali per la salute nell'essere umano.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Inês Gomes|cognome=Castro|data=2018-3|titolo=Mind the Organelle Gap – Peroxisome Contact Sites in Disease|rivista=[[Trends in Biochemical Sciences]]|volume=43|numero=3|pp=199-210|lingua=en|accesso=11 novembre 2019|doi=10.1016/j.tibs.2018.01.001|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S096800041830001X|nome2=Maya|cognome2=Schuldiner|nome3=Einat|cognome3=Zalckvar}}</ref> Alterazioni dei siti di contatto della membrana sono stati osservati in diverse condizioni patologiche.

== Patologie associate ==

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Il contenuto proteico dei perossisomi varia a seconda delle [[specie]] o dell'[[Organismo vivente|organismo]]. La presenza di proteine comuni in molte specie, ha in passato suggerito un'origine [[Endosimbiosi|endosimbiotica]]; vale a dire, i perossisomi si sono evoluti da [[Bacteria|batteri]] che hanno invaso le cellule in quanto [[Parassitismo|parassiti]] e hanno progressivamente sviluppato una [[simbiosi]].<ref>{{Cita pubblicazione|nome=P. B.|cognome=Lazarow|data=1985-11|titolo=Biogenesis of Peroxisomes|rivista=Annual Review of Cell Biology|volume=1|numero=1|pp=489-530|lingua=en|accesso=12 novembre 2019|doi=10.1146/annurev.cb.01.110185.002421|url=http://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.cb.01.110185.002421|nome2=Y.|cognome2=Fujiki|dataarchivio=5 novembre 2019|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20191105120808/https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.cb.01.110185.002421|urlmorto=sì}}</ref> Tuttavia, questa prospettiva è stata messa in discussione da più recenti scoperte.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Andrei|cognome=Fagarasanu|data=2007-11|titolo=Maintaining Peroxisome Populations: A Story of Division and Inheritance|rivista=Annual Review of Cell and Developmental Biology|volume=23|numero=1|pp=321-344|lingua=en|accesso=12 novembre 2019|doi=10.1146/annurev.cellbio.23.090506.123456|url=http://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.cellbio.23.090506.123456|nome2=Monica|cognome2=Fagarasanu|nome3=Richard A.|cognome3=Rachubinski|dataarchivio=21 gennaio 2022|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20220121045200/https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev.cellbio.23.090506.123456|urlmorto=sì}}</ref> Ad esempio, i mutanti privi di perossisomi possono ripristinarli in seguito all'introduzione del gene [[Wild type|wild-type]].

In seguito a due analisi evolutive (indipendenti) del proteoma perossisomico, sono state riscontrate omologie tra il meccanismo di importazione perossisomiale e il percorso [[ERAD]] nel reticolo endoplasmatico.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Agatha|cognome=Schlüter|data=1º aprile 2006|titolo=The Evolutionary Origin of Peroxisomes: An ER-Peroxisome Connection|rivista=Molecular Biology and Evolution|volume=23|numero=4|pp=838-845|lingua=en|accesso=12 novembre 2019|doi=10.1093/molbev/msj103|url=http://academic.oup.com/mbe/article/23/4/838/1008119/The-Evolutionary-Origin-of-Peroxisomes-An|nome2=Stéphane|cognome2=Fourcade|nome3=Raymond|cognome3=Ripp}}</ref><ref name=":4">{{Cita pubblicazione|nome=Toni|cognome=Gabaldón|data=2006|titolo=[No title found]|rivista=Biology Direct|volume=1|numero=1|p=8|accesso=12 novembre 2019|doi=10.1186/1745-6150-1-8|url=httphttps://biologydirect.biomedcentral.com/articles/10.1186/1745-6150-1-8|nome2=Berend|cognome2=Snel|nome3=Frank van|cognome3=Zimmeren}}</ref> Inoltre, sono state individuate omologie tra enzimi metabolici, probabilmente reclutati dai mitocondri.<ref name=":4" /> Recentemente, è stata suggerita un'origine attinobatterica del perossisoma,<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Narendra|cognome=Duhita|data=2010-1|titolo=The origin of peroxisomes: The possibility of an actinobacterial symbiosis|rivista=Gene|volume=450|numero=1-2|pp=18-24|lingua=en|accesso=12 novembre 2019|doi=10.1016/j.gene.2009.09.014|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0378111909005174|nome2=Le Huyen|cognome2=Ai Thuy|nome3=Saruhashi|cognome3=Satoshi}}</ref> tuttavia, questa teoria presenta delle controversie.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Toni|cognome=Gabaldón|data=2010-10|titolo=Lack of phylogenetic support for a supposed actinobacterial origin of peroxisomes|rivista=Gene|volume=465|numero=1-2|pp=61-65|lingua=en|accesso=12 novembre 2019|doi=10.1016/j.gene.2010.06.004|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0378111910002374|nome2=Salvador|cognome2=Capella-Gutiérrez}}</ref>

== Altri organelli correlati ==