Рецепторы маннозо-6-фосфата является маркером ТГС и мембран поздних эндосом, но его нет в мембранах лизосом.
Только белки-предшественники лизосомных гидролаз имеют специфическую олигосахаридную, а именно, маннозную группу. В цис-цистернах эти группировки фосфорилируются и дальше вместе с другими белками переносятся от цистерны к цистерне, через среднюю зону в транс-участок. Мембраны ТГС содержат трансмембранный белок — рецептор (манноза-6-фосфатный рецептор или М-6-Ф-рецептор), который узнает фосфорилированные маннозные группировки олигосахаридной цепи лизосомных ферментов и связывается с ними. Это связывание происходит при нейтральных значениях рН внутри цистерн транссети. На мембранах эти М-6-Ф-рецепторные белки образуют кластеры, группы, которые концентрируются в зонах образования мембранных почек, покрытых клатрином.
Следовательно, М-6-Ф-рецепторы, являясь трансмембранными белками, связываясь с лизосомными гидролазами, отделяют их, отсортировывают, от других белков (например, секреторных, нелизосомных) и концентрируют их в окаймленных почках. Процесс очень сложно организован в пространстве и времени. После того, как лизосомальные ферменты получили свой маркер — маннозо-6-фосфатную группировку, от них отрезается небольшой участок молекулы, который предотвращает преждевременную активацию фермента. Большей частью отрезание происходит в ТГС или в эндосомах и осуществляется это особым белком фурином. После захвата готовых лизосомальных ферментов М6Ф-рецепторами, рецепторы приобретают способность взаимодействовать с клатрин-1 покрытием, встречающимся на ТГС и эндосомах. Рецептор захватывается клатрин-1 бляшками и начинается формирование мембранной почки, покрытой плотным клатрин-1 покрытием. В этом же покрытии скорее всего (и это было показано для ряда белков) концентрируются соответствующие СНАРЕ, ответственные за слияние с эндосомами. На определенном этапе, покрытие отщепляется, также скорее всего с участием динамина и актина и мембранная почка сливается с эндосомой. При этом идет разрыв ножки мембранной почки и содержимое почки оказывается уже в составе эндосом. Описаны специализированные переносчики, покрытые клатрин-1 покрытием и двигающиеся от АГ на периферии клетки. Однако это найдено на клетках с увеличенным содержанием одного из компонентов клатрин-1 покрытия. Поэтому не ясно, имеются ли такие переносчики в норме.
Переносчики, содержащие набор лизосомальных ферментов, образуются в ТГС (TGN) и перемещаются к ранним или поздним эндосомам, где встречаются с интернализованными (поглощенными клеткой) лигандами или фагоцитированным материалом. Таким образом, формируются структуры, которые иногда обозначаются как поздние эндосомы.
При слиянии первичной лизосомы с эндоцитозной вакуолью происходит диссоциация комплексов М-6-Ф-рецептор-гидролаза, из-за кислой среды внутри вторичной лизосомы. Затем уже свободный фермент после потери фосфатной группы активируется и вступает в работу. Освободившиеся мембранные рецепторы переходят в мелкие пузырьки, отщепляющиеся от вторичной лизосомы, и уходят снова в транс-участок аппарата Гольджи, т. е. происходит их рециклизация.
Как уже говорилось, внутри эндосом из-за активности протонного переносчика происходит закисление среды. Начиная с рН 6 лизосомные ферменты диссоциируют от М-6-Ф-рецепторов, активируются и начинают работать в полости эндолизосомы. Участки же мембран вместе с М-6-Ф-рецепторами возвращаются путем рециклизации мембранных пузырьков обратно в ТГС.
При ознакомлении с работой лизосом, всегда возникает вопрос, почему же эти мембранные образования не переваривают сами себя? Мембранные компоненты лизосом очень устойчивы к гидролазам, содержащимся внутри лизосомных пузырьков. Мембраны лизосом уникальны. Оптимум рН для функционирования большинства лизосомных гидролаз близок к 5, поэтому клетка встраивает в лизосомные мембраны огромное количество протонных насосов (Н+ обменников), которые закисляют среду в поздних эндосомах и особенно в лизосомах. Мембраны лизосом отличает очень высокий уровень гликозилирования специфических гликопротеинов мембран лизосом. Эти белки типа ЛАМП или ЛГП (lamp и lgps) имеют специальные сигналы, которые позволяют им очень долго находиться в просвете АГ. Такое поведение ведет к тому, что полисахаридные цепочки у них становятся очень длинными и резко разветвленными с обилием молекул сиалиловой кислоты и фукозы на концах полисахаридных цепей.
При высоком содержании протонов в среде такие полисахариды образуют олигомеры, которые надежно предупреждают проникновение лизосомальных гидролаз к стенке лизосом и тем самым предохраняют стенку от повреждения. Мембранные элементы лизосом защищены от действия кислых гидролаз олигосахаридными участками, которые или не узнаются лизосомными ферментами, либо просто мешают гидролазам взаимодействовать с ними. Если бы этого не было, то при повреждении стенки лизосомальные гидролазы выходили бы в цитоплазму и вызывали самопереваривание клетки. Такие ситуации случаются в патологии.