Organelvorming

Organelvorming, ook wel biogenese van organellen genoemd, is het proces waarbij cellulaire organellen worden gevormd, onderhouden en geregenereerd. Organellen zijn gespecialiseerde compartimenten in eukaryote cellen, zoals de kern, mitochondriën, chloroplasten, het endoplasmatisch reticulum, Golgi-apparaat, lysosomen, peroxisomen en vacuolen. De biogenese omvat zowel de vorming van nieuwe organellen uit bestaande membranen en componenten als de groei en verdeling van bestaande organellen tijdens de celcyclus.

De belangrijkste mechanismen van organellvorming verschillen per organel. Bij mitochondriën en chloroplasten komen de meeste eiwitten uit het cytosol en worden ze geïmporteerd via specifieke translocatiecomplexen (bij mitochondriën TOM/TIM, bij chloroplasten TOC/TIC). Deze import vereist signaalpeptiden, factoren voor herkenning en membraantranslocaties, en levert eiwitten en lipiden aan de organelmembranen. Ook lipiden worden deels in de samenwerking met het endoplasmatisch reticulum aangemaakt en getransporteerd.

Peroxisomen kunnen zowel de novo gevormd worden uit het ER als delen ervan delen met bestaande peroxisomen, en nemen enzymen op via PTS-signalen met hulp van PEX-eiwitten. De endomembraaneiwitten en -lipiden stapelen zich op door vesiculair verkeer tussen ER, Golgi en endosomale systemen, waardoor lysosomen en andere vesicularer compartimenten ontstaan en onderhouden worden.

Nucleus en kernmemraan vormen een speciale case: de kern wordt opgebouwd en onderhouden tijdens de celdeling, met assemblage van nucleaire pore complexen en omgeven door een dubbele membraan. De organellvorming vindt plaats zowel de novo als door herhaalde verdeling van bestaande organellen (fission) en door interacties met cytoskelet en motoren.

Biogenese hangt nauw samen met de endosymbiotische oorsprong van mitochondriën en chloroplasten, waarbij gespecialiseerde eiwitimport en genoverdracht van het nucleus naar deze organellen essentieel zijn. Tekorten in biogenese kunnen leiden tot ziekten en cellulaire disfunctie.