Golgi-apparaat

Van de Golgi-apparaat behoort tot de celorganellen en wordt gebruikt om eiwitten te modificeren en te sorteren. Het werkt nauw samen met het endoplasmatisch reticulum. Hij is ook betrokken bij secretievorming.

Wat is het Golgi-apparaat?

Het Golgi-apparaat is een belangrijk celorganel waarin de eiwitten die in het endoplasmatisch reticulum worden geproduceerd, worden veranderd en gesorteerd. Het vormt ook lysosomen, die enzymen bevatten voor de afbraak van endogene en exogene eiwitten. De lysosomen zijn membraan-omsloten celorganellen die via protonenpompen een lage pH-waarde binnenin genereren en daardoor de enzymen verzuren.

Het Golgi-apparaat is aanwezig in elke eukaryote cel en vormt een door een membraan omsloten reactieruimte die een belangrijke rol speelt bij exocytose. Het werd ontdekt door de Italiaanse patholoog Camillo Golgi in 1898 tijdens histologisch onderzoek van de hersenen en naar hem vernoemd. In het Golgi-apparaat reageren de eiwitten van het endoplasmatisch reticulum om ze te modificeren met andere eiwitten of met suikerresten (glycosylering).

De eiwitten worden eerst in hun transporteerbare vorm gebracht. Vervolgens worden ze gesorteerd op hun bestemming. Er worden echter geen nieuwe eiwitten gemaakt binnen het Golgi-apparaat, alleen bestaande worden gewijzigd.

Anatomie en structuur

Het Golgi-apparaat wordt gekenmerkt door stapels platte, door een membraan omsloten holtes. Deze holtes worden cisternen genoemd. In de regel bevat de stapel drie tot acht reservoirs. Soms kunnen het tot 30 waterreservoirs zijn. De stapel heeft een gemiddelde diameter van één micrometer. De technische term voor een stapel is dictyosome.

Het aantal dictyosomen is afhankelijk van het celtype. Sommige cellen kunnen wel honderden dictyosomen bevatten. Microtubuli zorgen ervoor dat het Golgi-apparaat in dierlijke en menselijke cellen zich meestal dicht bij de celkern en de centrosomen bevindt. In de meeste plantencellen is het Golgi-apparaat echter verdeeld over het hele cytoplasma van de cel. Een belangrijke eigenschap van het Golgi-apparaat is zijn polarisatie. De zijde die naar het endoplasmatisch reticulum is gericht, is convex en de daarvan afgekeerde zijde is concaaf. Het Golgi-apparaat ontvangt van de endoplasmatisch reticulumblaasjes uitgerust met het manteleiwit COP II.

De bolle zijde staat ook bekend als het cis Golgi-netwerk (CGN). De kant die van de ER af is gericht, wordt het trans-Golgi-netwerk (TGN) genoemd. De Golgi-netwerken vertegenwoordigen verschillende kleine reservoirs en blaasjes die met elkaar zijn verbonden. De reservoirs tussen de Golgi-netwerken zijn de zogenaamde Golgi-stacks, die een specifieke enzymatische structuur hebben.

De eiwitten lopen van het cis-Golgi-netwerk naar het trans-Golgi-netwerk. Er zijn twee modellen voor dit proces, en beide zijn waarschijnlijk van toepassing.Ofwel verplaatsen de blaasjes zich van het CGN naar het TGN, waarbij de eiwitten worden vastgehouden, of de eiwitten ondergaan een transportbeweging van blaasje naar blaasje in de richting van het TGN.

Functie en taken

Het Golgi-apparaat heeft diverse en zeer complexe functies. Er komen drie verantwoordelijkheidsgebieden naar voren. Op deze manier worden elementen van het plasmamembraan gesynthetiseerd en gemodificeerd. Afscheidingsblaasjes met zenders en hormonen worden gevormd en opgeslagen. Ten slotte worden lysosomen gemaakt om spijsverteringsenzymen op te slaan.

Aanvankelijk ontvangt het Golgi-apparaat voornamelijk vesikels die eiwitten of polypeptiden bevatten uit het endoplasmatisch reticulum. Binnen het Golgi-apparaat worden deze eiwitten verder gemodificeerd, afhankelijk van het beoogde gebruik. Er is een band met suikerresten of met andere eiwitten. De gemodificeerde eiwitten worden naar het TGN getransporteerd, waar ze worden gesorteerd, verpakt in Golgivesicle, gelabeld met signaalstoffen en via verschillende transportmechanismen naar de bestemming worden gestuurd. De meeste eiwitten worden uit de cel getransporteerd.

Buiten de cel worden ze gebruikt om de extracellulaire matrix te wijzigen. Dit dient de intercellulaire communicatie en de stabiliteit van het weefsel. Bovendien vormt het Golgi-apparaat primaire lysosomen die lytische enzymen bevatten. Deze enzymen worden gebruikt om celspecifieke en celvreemde stoffen op te lossen. De enzymen ontwikkelen hun grootste activiteit in het zure bereik bij een pH van ongeveer 4,5.

Deze pH-waarde kan alleen worden bereikt in door membranen omsloten reactieruimten door middel van protonenpompen. De binnenkant van het lysosoom wordt door proteoglucanen tegen zuur beschermd. Bovendien worden de lytische enzymen gemodificeerd met mannose-6-fosfaten om herkend te worden door speciale receptoren op het lysosoommembraan.

Uw medicatie vindt u hier

Ziekten

De processen in het Golgi-apparaat zijn erg complex. Stoornissen van het transportsysteem kunnen leiden tot ernstige ziekten zoals kanker of diabetes. De exacte mechanismen zijn nog niet bekend. Er wordt echter intensief onderzoek gedaan naar deze problematiek. Er zijn ook aanwijzingen dat auto-immuunreacties tegen de elementen van het Golgi-apparaat kunnen leiden tot ziekten van het reumatische type.

Zo heeft meer dan 75 procent van de patiënten met het syndroom van Sjögren een antilichaam tegen een eiwit in het Golgi-apparaat. Veel patiënten met reumatoïde artritis, idiopathische longfibrose of proliferatieve glomerulonefritis dragen ook antilichamen tegen eiwitten van het Golgi-apparaat. Overeenkomstige antilichamen werden ook ontdekt tijdens onderzoeken naar verschillende infectieziekten en kankers. Dit zijn aanvullende reacties binnen deze ziekten die waarschijnlijk genetisch worden beïnvloed.

Het verloop van de betreffende ziekte kan er echter aanzienlijk door worden beïnvloed. In andere studies werd onder meer gekeken naar de directe invloed van chlamydia op het Golgi-apparaat. Chlamydia is seksueel overdraagbaar en leidt vaak tot onvruchtbaarheid bij vrouwen. Uit het onderzoek bleek dat chlamydia het Golgi-apparaat fragmenteert en het opsplitst in kleine mini-stapels. De onderzoeken toonden aan dat de chlamydia zich hierdoor beter kan vermenigvuldigen en meer besmettelijke deeltjes kan produceren.