Het Golgi-apparaat is een van de celorganellen en dient om te modificeren en te sorteren eiwitten Het werkt nauw samen met het endoplasmatisch reticulum. Het is ook betrokken bij de vorming van secreties.
Wat is het Golgi-apparaat?
Het Golgi-apparaat vertegenwoordigt een belangrijk celorganel waarin eiwitten geproduceerd in het endoplasmatisch reticulum worden gemodificeerd en gesorteerd. Bovendien vormt het lysosomen, die bevatten enzymen voor de afbraak van endogeen en exogeen eiwitten De lysosomen zijn membraan-omsloten celorganellen die via protonpompen een lage pH in hun binnenste genereren, waardoor de enzymen 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 histologische studies van de hersenen en naar hem vernoemd. Binnen het Golgi-apparaat reageren de eiwitten van het endoplasmatisch reticulum met andere eiwitten of met suiker residuen (glycosylering) om ze te modificeren. Op deze manier worden de eiwitten eerst omgezet in hun transporteerbare vorm. Daarna volgt een sortering op bestemming. Binnen het Golgi-apparaat worden echter geen nieuwe eiwitten gegenereerd, alleen bestaande worden aangepast.
Anatomie en structuur
Het Golgi-apparaat wordt gekenmerkt door stapels ondiepe door membranen omsloten holtes. Deze holtes worden cisternae genoemd. Gewoonlijk bevat de stapel drie tot acht cisternae. Soms kunnen er wel 30 waterreservoirs zijn. De stapel heeft een gemiddelde diameter van één micrometer. De technische term van een stapel is dictyosome. Het aantal dictyosomen hangt af van het type cel. Sommige cellen kunnen bijvoorbeeld honderden dictyosomen bevatten. Microtubuli zorgen ervoor dat het Golgi-apparaat zich meestal in de buurt van de celkern en centrosomen in dierlijke en menselijke cellen bevindt. In de meeste plantencellen is het Golgi-apparaat echter door het cytoplasma van de cel verdeeld. Een belangrijk kenmerk van het Golgi-apparaat is de polarisatie. De zijde die naar het endoplasmatisch reticulum is gericht, is convex en de daarvan afgekeerde zijde is concaaf. Daardoor ontvangt het Golgi-apparaat blaasjes die zijn uitgerust met het manteleiwit COP II uit het endoplasmatisch reticulum. De bolle zijde wordt ook wel het cis-Golgi-netwerk (CGN) genoemd. De kant die van de ER af is gericht, wordt het trans-Golgi-netwerk (TGN) genoemd. De Golgi-netwerken vertegenwoordigen meerdere kleine cisternae en blaasjes die met elkaar zijn verbonden. De cisternae tussen de Golgi-netwerken zijn de zogenaamde Golgi-stacks, die een specifieke enzymatische configuratie hebben. In dit proces gaan eiwitten van het cis-Golgi-netwerk naar het trans-Golgi-netwerk. Er zijn twee modellen voor dit proces, die waarschijnlijk beide van toepassing zijn. Ofwel verplaatsen de blaasjes zich van het CGN naar het TGN, in welk geval de eiwitten worden vastgehouden, of ondergaan de eiwitten een transportbeweging van blaasje naar blaasje naar het TGN.
Functie en taken
Het Golgi-apparaat heeft diverse en zeer complexe functies. Drie verantwoordelijkheidsgebieden kristalliseren. Aldus worden elementen van het plasmamembraan gesynthetiseerd en gemodificeerd. Secretoire blaasjes met zenders en hormonen worden gevormd en opgeslagen. Ten slotte worden lysosomen geproduceerd voor de opslag van spijsvertering enzymen Aanvankelijk ontvangt het Golgi-apparaat blaasjes die eiwitten of polypeptiden bevatten, voornamelijk uit het endoplasmatisch reticulum. Binnen het Golgi-apparaat worden deze eiwitten verder gemodificeerd, afhankelijk van het beoogde gebruik. Dus beide binden met suiker residuen of met extra eiwitten vindt plaats. De gemodificeerde eiwitten worden naar het TGN getransporteerd, waar ze worden gesorteerd, verpakt in Golgi-blaasjes, gelabeld met signaalstoffen en via verschillende transportmechanismen naar hun bestemming worden doorgestuurd. Daarbij worden de meeste eiwitten uit de cel getransporteerd. Buiten de cel worden ze gebruikt om de extracellulaire matrix te wijzigen. Dit dient de intercellulaire communicatie en weefselstabiliteit. Bovendien vormt het Golgi-apparaat primaire lysosomen, die lytische enzymen bevatten. Deze enzymen worden gebruikt om cellulaire en niet-cellulaire stoffen op te lossen. De enzymen ontwikkelen hun grootste activiteit in het zure bereik bij een pH van ca. 4.5. Deze PH-waarde kan alleen worden bereikt in door membranen omsloten reactieruimten door protonenpompen. De binnenkant van het lysosoom is uitgerust met een zuurbescherming van proteoglucanen. Bovendien worden lytische enzymen gemodificeerd met mannose-6-fosfaten om herkend te worden door specifieke receptoren op het lysosoommembraan.
Ziekten
De processen in het Golgi-apparaat zijn erg complex. Verstoringen van het transportsysteem kunnen leiden tot ernstige ziekten zoals kanker or suikerziekte Tegelijkertijd zijn de exacte mechanismen 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 voor reumatische aandoeningen. Zo heeft meer dan 75 procent van de patiënten met Syndroom van Sjogren een antilichaam hebben tegen een eiwit van het Golgi-apparaat. Veel patiënten met reumatoïde artritis, idiopathisch pulmonaire fibrose of proliferatief glomerulonefritis ook dragen antilichamen tegen eiwitten van het Golgi-apparaat. Overeenkomend antilichamen zijn ook ontdekt in de loop van onderzoeken in verschillende infectieziekten en kanker ziekten. Dit zijn aanvullende reacties binnen deze ziekten, die waarschijnlijk genetisch beïnvloed zijn. Het beloop van de overeenkomstige ziekte kan er echter aanzienlijk door worden beïnvloed. In andere studies is onder meer gekeken naar de directe invloed van chlamydiae op het Golgi-apparaat. Chlamydia is seksueel overdraagbaar en leidt vaak tot onvruchtbaarheid bij vrouwen. De studies hebben dat gevonden chlamydia fragmenteert het Golgi-apparaat en verdeelt het in kleine ministapels. Daarbij hebben de onderzoeken aangetoond dat dit het chlamydia om zich beter te vermenigvuldigen en meer besmettelijke deeltjes te produceren.
