Die Organellbiogenese (auch Organellbiosynthese) bezeichnet die Biosynthese (Erzeugung in Lebewesen) von Organellen innerhalb von Zellen.
Eigenschaften Zellorganellen werden bei der Zellteilung auf beide Tochterzellen verteilt. Manche Zellorganellen entstehen durch Abspaltung von ihresgleichen (Mitochondrien), während andere (Peroxisomen, Omegasomen) de novo am endoplasmatischen Retikulum (ER) gebildet werden.A. S. Joshi, H. Zhang, W. A. Prinz: Organelle biogenesis in the endoplasmic reticulum. In: Nature cell biology. Band 19, Nummer 8, August 2017, S. 876–882, , PMID 28714972.R. E. Carmichael, D. M. Richards, H. D. Fahimi, M. Schrader: Organelle Membrane Extensions in Mammalian Cells. In: Biology. Band 12, Nummer 5, April 2023, , PMID 37237478, . Weder ER noch Peroxisomen oder Mitochondrien tauschen untereinander Proteine aus, sondern nehmen sie anhand ihrer Signalsequenzen aus dem Zytosol auf - vermutlich weil sie unterschiedlichen evolutionären Ursprungs sind und sich unabhängig voneinander entwickelt haben.J. Nunnari, P. Walter: Regulation of organelle biogenesis. In: Cell. Band 84, Nummer 3, Februar 1996, S. 389–394, , PMID 8608592. Der Transfer von Phospholipiden zum Aufbau der Phospholipidschicht neuer Organellen erfolgt am ER sowohl durch Abschnürung von Vesikeln am ER als auch durch Kontakte zweier Membranen verschiedener Organellen, sowohl in TierenT. Daniele, M. V. Schiaffino: Organelle biogenesis and interorganellar connections: Better in contact than in isolation. In: Communicative & integrative biology. Band 7, 2014, S. e29587, , PMID 25346798, .G. K. Voeltz, E. M. Sawyer, G. Hajnóczky, W. A. Prinz: Making the connection: How membrane contact sites have changed our view of organelle biology. In: Cell. Band 187, Nummer 2, Januar 2024, S. 257–270, , PMID 38242082, .R. E. Carmichael, D. M. Richards, H. D. Fahimi, M. Schrader: Organelle Membrane Extensions in Mammalian Cells. In: Biology. Band 12, Nummer 5, April 2023, , PMID 37237478, . als auch in Pflanzen.C. Benning: Mechanisms of lipid transport involved in organelle biogenesis in plant cells. In: Annual review of cell and developmental biology. Band 25, 2009, S. 71–91, , PMID 19572810. Die Zusammensetzung von Proteinen und Lipiden bestimmt die Krümmung der Membran bei der Biogenese von Organellen.D. H. Johnson, O. H. Kou, N. Bouzos, W. F. Zeno: Protein-membrane interactions: sensing and generating curvature. In: Trends in Biochemical Sciences. Band 49, Nummer 5, Mai 2024, S. 401–416, , PMID 38508884, .
Endoplasmatisches Retikulum
Das Wachstum des ER wird durch höhere Konzentrationen an ungefalteten Proteinen und somit nach Bedarf eingeleitet (engl. unfolded protein response). Im ER werden Proteine teilweise mit Hilfe von Chaperonen bewerkstelligt. Die für das ER nötigen Proteine werden über verschiedene Mechanismen ins ER importiert. Im ER werden auch Lipid Droplets (Mizellen aus Neutralfetten) gebildet.M. A. Roberts, A. Segura-Roman, J. A. Olzmann: Organelle Biogenesis: ER Shape Influences Lipid Droplet Nucleation. In: Current Biology. Band 30, Nummer 13, Juli 2020, S. R770–R773, , PMID 32634419.
Mitochondrien
Mitochondrien wachsen und teilen sich ausgelöst durch Proteine der Zelle.L. D. Popov: Mitochondrial biogenesis: An update. In: Journal of cellular and molecular medicine. Band 24, Nummer 9, Mai 2020, S. 4892–4899, , PMID 32279443, . Das Wachstum von Mitochondrien wird nach Bedarf angepasst, denn Muskelkontraktionen leiten die Replikation von Mitochondrien ein. Die Biogenese von Mitochondrien umfasst die Replikation der mtDNA, die Proteinbiosynthese mitochondrialer Proteine, die Aufnahme von Phospholipiden zum Aufbau der äußeren und der inneren mitochondrialen Membran und den Import von im Zellkern codierten Proteinen ins Mitochondrium.Liu L, Li Y, Chen G, Chen Q.: Crosstalk between mitochondrial biogenesis and mitophagy to maintain mitochondrial homeostasis. In: J Biomed Sci. (2023), Band 30, Heft 1, S. 86. doi: 10.1186/s12929-023-00975-7. PMID 37821940, .
Peroxisomen
Peroxisomen sind am Abbau von Lipiden und der Regulierung der Konzentration an reaktiven Sauerstoffspezies beteiligt. Der Import von löslichen Proteinen in Peroxisomen erfolgt über die Signalsequenzen PTS1 und PTS2, die von Pex5 und Pex7 gebunden werden und anschließend an Peroxisomen binden.M. Islinger, M. Schrader: Peroxisomes. In: Current Biology. Band 21, Nummer 19, Oktober 2011, S. R800–R801, , PMID 21996497. Der Import von peroxisomalen Membranproteinen erfolgt über die Bindung von Pex19, woraufhin Pex3 und Pex16 binden und den Transport bewirken.
Krankheiten Manche Krankheiten entstehen durch Defekte in der Organellbiosynthese, darunter beim Peroxisom, beim Mitochondrium und bei lysosomalen Speicherdefekten.G. S. Dhaunsi: Molecular mechanisms of organelle biogenesis and related metabolic diseases. In: Medical principles and practice : international journal of the Kuwait University, Health Science Centre. Band 14 Suppl 1, 2005, S. 49–57, , PMID 16103713.M. Huizing, A. Helip-Wooley, W. Westbroek, M. Gunay-Aygun, W. A. Gahl: Disorders of lysosome-related organelle biogenesis: clinical and molecular genetics. In: Annual review of genomics and human genetics. Band 9, 2008, S. 359–386, , PMID 18544035, . Beispiele für Krankheiten der Entstehung von Peroxisomen umfassen die X-assoziierte Adrenoleukodystrophie und das Zellweger-Syndrom, wobei beim Zellweger-Syndrom keine Peroxisomen gebildet werden.
Einzelnachweise
Kategorie:Zellbiologie Kategorie:Lipid-Biochemie