Biotechnologie léčiv – Úvod Doc. RNDr. Jan Hošek, Ph.D. hosek@mail.muni.cz Ústav molekulární farmacie FaF MU Sylabus přednášek 1. týden 16.02.2022 Úvod do farmaceutické biotechnologie, postavení, historické mezníky; Buňka jako nástroj biotechnologa, funkce endoplasmatického retikula, Golgiho aparát, posttranslační procesy Doc. Hošek 2. týden 23.02.2022 Základy genového inženýrství I - principy, jak získat rekombinantní gen, vektory Doc. Hošek 3. týden 02.03.2022 Základy genového inženýrství II - příprava genů pro klonování, hostitelské buňky, transformace, selekce a identifikace transformantů Doc. Hošek 4. týden 09.03.2022 Příklady produktů klasické a rekombinantní biotechnologie ve farmacii, cytokiny jako nástroje v boji proti infekcím a v terapii nádorů, hormony, enzymy, protilátky a jejich deriváty Doc. Hošek 5. týden 16.03.2022 Exprese rekombinantních proteinů v prokaryotických buňkách a kvasinkách Doc. Bartoš 6. týden 23.03.2022 Exprese rekombinantních proteinů v eukaryotických buňkách - hmyzí buňky a baculoviry, savčí buňky a adenoviry Doc. Hošek 7. týden 30.03.2022 Klasické biotechnologické postupy ve farmacii Doc. Bartoš 8. týden 06.04.2022 Biotechnologický proces - definice pojmu, fáze biotechnologického procesu, suroviny pro biotechnologický proces, fermentory a bioreaktory, metody purifikace produktů Doc. Bartoš 9. týden 13.04.2022 Příprava rekombinantních vakcín Prof. Turánek 10. týden 20.04.2022 Genové inženýrství u vyšších rostlin - struktura rostlinného genomu, vektory, expresní kazety Doc. Hošek 11. týden 27.04.2022 Biotechnologie rostlin - metody transformace a identifikace transgenních rostlin, molekulární farmaření Doc. Hošek 12. týden 04.05.2022 Aplikace genového inženýrství a biotechnologie rostlin ve farmacii, medicíně a potravinářství, problematika nakládání s geneticky modifikovanými organismy Doc. Hošek 13. týden 11.05.2022 Genová a buněčná terapie, tkáňové inženýrství, genomika a proteomika ve farmacii Doc. Hošek 14. týden 18.05.2022 Nové trendy ve vývoji biofarmaceutických produktů Doc. Hošek Doporučená literatura  Biotechnologie a farmakogenetika pro farmaceuty – Bartoš a kol., 2009  Základy buněčné biologie – Alberts a kol., 1998  Klonování genů a analýza DNA – Brown, 2006, překlad 2007  Metody molekulární biologie – Šmarda a kol., 2005  Pharmaceutical biotechnology – Crommelin et al. 2008  Transgenoze rostlin - Ondřej a Drobník, 2002  Biotechnology Foundations, 2nd Edition – Jack O´Grady, 2019 (https://legacy.cnx.org/content/col26095/1.5)  http://www.gate2biotech.cz/  https://www.osel.cz/ Co je to BIOTECHNOLOGIE? Procesy využívající živé organismy nebo jejich součásti k výrobě nebo modifikaci produktů; šlechtění živočichů, rostlin a mikroorganismů pro specifická použití (komerční aplikace a užitek pro lidstvo). Biotechnologie Molekulární biologie Genetika Mikrobiologie Biochemie Chemie Bioinženýrství Enzymologie Prof. Drobník Povaha biotechnologie je ve své podstatě spojena s aplikací biologie, tedy s průmyslem, a tedy i s komercí.. Proto je nutno ji provozovat tak, aby z jejích výsledků měli lidé co největší užitek, což bez komerčního vyústění není možné. Z toho důvodu by kvalita vědecké práce v biotechnologii měla být měřena spíše patenty než impakt faktorem publikací. Biotechnologické výstupy • Produkce potravin a nápojů • Produkce materiálů a paliv • Produkce léčiv a medicínských materiálů Biofarmaceutikum Biofarmaceutika jsou léčiva nebo potenciální léčiva získaná jinou, než klasickou cestou syntetické chemie, včetně kombinatorní chemie, případně léčiv původně získaných izolací z rostlinného (biologického) materiálu. (Beneš, 2007, Chem. Listy 101, 18−24) • Tvorba pomocí genového inženýrství a rekombinantní technologií • Terapeutické proteiny, DNA či RNA, protilátky, části nebo celé buňky, konjugáty léčiv s proteiny či přírodními polymery,... Klasifikace biotechnologie • Klasické mikrobiální technologie • Enzymové technologie • Využívání živočišných a rostlinných buněk • Genové technologie • Farmaceutická biotechnologie Farmaceutická biotechnologie podle European Association of Pharma Biotechnology (EAPB) věda, která překrývá všechny technologie nezbytné k vytvoření, výrobě a registraci biotechnologických léčiv Je to opravdu věda? 1) Existence předmětu bádání 2) Ústřední teorie 3) Existence metodických přístupů 4) Institucionalizace 5) Vlastní časopis Předmět farmaceutické biotechnologie • Předmětem studia farmaceutické biotechnologie je léčivo vytvořené specifickým (biotechnologickým) postupem - s využitím organismů, živých buněk nebo jejich součástí. • Vyžaduje specifický přístup ve všech fázích produkce - vlastního návrhu, vývoje a konečně výroby. • Léčiva vytvořená postupy biotechnologickými podléhají zvláštnímu režimu registrace, protože se jedná o produkty geneticky modifikovaných organismů. Ústřední teorie farmaceutické biotechnologie  společný evoluční původ organismů  univerzalita genetického kódu napříč živými systémy  podobnost transkripčních a translačních aparátů Látky, biologicky aktivní v jednom organismu, mohou být produkovány v jakémkoli jiném organismu. 1) Rekombinantní produkt (ačkoli nevzniká ve svém původním organismu) je z hlediska funkce shodný nebo alespoň velmi podobný „originálu“. 2) Biofarmaceutický produkt může být biotechnologem vhodně upraven tak, aby měl zvláštní vlastnosti, díky kterým může v cílovém organismu vykonávat specifickou funkci. Metodický přístup farmaceutické biotechnologie Rozmanitost zdrojů = široké spektrum metod • Vývoj léčiva = molekulární biologie, genetika a genové inženýrství • Purifikace a charakterizace produktů = biochemie, analytická chemie • Úprava léčiva = biochemie, enzymové inženýrství, organická chemie, farmaceutická chemie, technologie léčiv a farmakologie • Registrace léčiva = aplikovaná farmacie • Vývoj léčiva = molekulární biologie, genetika a genové inženýrství • Produkce léčiva = klasická mikrobiologie, genetika Specifikum metodického přístupu KOMPLEXNOST Příklad produkce rekombinantního proteinu Izolace genu Klonování do produkčních buněk Charakterizace klonu Produkce rekombinantního proteinu Separace a purifikace produktu Charakterizace a chemická definice Klinické testy Administrativní proces registrace Postklinické zkoušky Specifické metodické přístupy • Genová terapie • DNA/RNA vakcíny • Léky na bázi siRNA DOI:10.1038/aps.2017.2 doi.org/10.1016/j.nano.2020.102239 Vědecké společnosti Evropská asociace farmaceutické biotechnologie (The European Association of Pharma Biotechnology, EAPB) http://www.eapb.org/ The American Association of Pharmaceutical Scientists (AAPS) https://www.aaps.org/home Výzkumné instituce • Zahraniční: – The North Carolina Central University, Biotechnology and Pharmaceutical Law Institute (https://www.nccu.edu/research/institutes-and-special- facilities/bpli) – Department of Pharmaceutical Technology and Biopharmaceutics, Martin-Luther-University Halle, Germany (https://www.pharmazie.uni- halle.de/institutsbereiche/) • České: – PRO.MED.CS Praha a.s. (https://www.promed.cz/) – Biopharm – Výzkumný ústav biofarmacie a veterinárních léčiv, a.s., Jílové u Prahy, Česká republika (https://www.bri.cz/) Časopisy • Podle WoS 166 časopisů v kategorii BIOTECHNOLOGY & APPLIED MICROBIOLOGY (leden 2022) • Current Pharmaceutical Biotechnology (https://benthamscience.com/journals/current- pharmaceutical-biotechnology/) Krátká historie biotechnologie • Počáteční období do roku 1850 • Éra Pasteurova • Období průmyslové biotechnologie • Éra nových biotechnologií • Transgenní organismy Biotechnologie v pravěku… • empirické využívání divokých mikroorganismů k přípravě fermentovaných produktů • v Mezopotámii Sumerové v 7. tisíciletí př.n.l. – výroba piva • asi 4 000 let př.n.l. využití kvasinek pro fermentaci chlebového těsta ve starověkém Egyptě • asi 4 000 let př.n.l. konzervace mléka kvašením ve starověké Číně – výroba sýrů, vína, octa Prapočáteky farmaceutické biotechnologie • Objev vakcinace – Edward Jenner 1796 – první vakcinace proti pravým neštovicím https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Edward_Jenner-_Smallpox.svg Těžké počátky vakcinace… Rytina Jamese Gillraye (1802) Pasteurova doba • Louise Pasteur (1822 – 1895) předpokládá, že fermentace je zapříčiněna živými mikroorganismy; objev tepelné sterilizace – pasterizace; výzkum vakcín na bázi usmrcených původců onemocnění (antrax, vzteklina) • Eduard Buchner (1860 – 1917) – prokázal kvašení pomocí kvasničného nebuněčného extraktu – základy enzymologie Období průmyslové biotechnologie • Chaim Weizmann (1874 – 1952) – první průmyslová výroba acetonu z kukuřičného škrobu pomocí čisté kultury Clostridium acetobutylicum • Alexander Fleming (1881 – 1955) – objev plísně Penicilinum notatum a její antibakteriální aktivity (1928) – Howard Florey, Ernst Boris Chain a Norman Heatley (1940) – popis izolace čistého penicilinu a jeho průmyslová výroba – první biotechnologický produkt J.Tramper,Y.Zhu,Modern Biotechnology–Panaceaornew Pandora’sbox? Éra nových biotechnologií I. • 70. léta – objev restrikční endonukleáz  tvorba rekombinantních DNA  základy genového inženýrství (Paul Berg, Herbert W. Boyer, Stanley N. Cohen) • 1972/3 – přenos cizorodé DNA do bakterie  první transgenní organismus • rekombinantní technologie – cílené pozměňování genetické informace – GMO – produkce proteinů v modifikované formě https://www.sciencedirect.com/topics/chemical-engineering/genetic-engineering Éra nových biotechnologií II. • 1980 - Cohen a Boyer získávají první patent na klonování a tvorbu geneticky modifikovaných mikroorganismů udělený v USA • 1982 - FDA schválila první lék vyrobený technikami biotechnologie, jednalo se lidský insulin, Humulin®, produkovaný geneticky modifikovanými bakteriemi Human Insulin: From Gene to Drug Human insulin chains are made by recombinant DNA technology and then combined to produce the widely used drug. Éra nových biotechnologií III. • 1975 – objev hybridomů (César Milstein a Georges J. F. Köhler) – buňky vzniklé fúzí B-buňky a myeloidní buňky  masová produkce monoklonálních protilátek © Brandlee86~commonswiki © Biological Industries Transgenní organismy • Rozvoj od 70. let 20. st. (1972 – viry, 1973 – baktérie, 1974 – drápatka, 1974 – myš, 1983 – tabák, 1985 – kráva, 2000 - rýže) • Živočichové – produkce lidských proteinů (např. antikoagulační protein v kozím mléku) – modely nemocí (knock-out a knock-in organismy) • Rostliny – odolnější vůči herbicidům, imunní vůči škodlivému hmyzu; modifikovaný vzhled (větší plody, květy)… – vyšší produkce biologicky aktivních látek (např. vitamín A v rýži) doi:10.1186/1471-2407-12-21 https://www.flickr.com/photos/ricephotos/5516789000/in/ set-72157626241604366 Novodobé milníky • 1978 Poprvé je vyroben lidský insulin • 1980 Nejvyšší soud USA – patentová ochrana biotech produktu • 1982 FDA schválila první biotechnologicky připravený lék – lidský insulin • 1983 Vytvořena technika PCR • 1986 Rekombinantní vakcína pro lidi – hepatitis B První polní testy transgenní rostliny – tabáku • 1997 První zvíře klonované z dospělé buňky – ovce Dolly • 2004 FDA schválila první antiangiogenní lék proti rakovině, Avastin (bevacizumab) Průmyslové uplatnění biotechnologie Biotechnologie v průmyslu znamená → vhodné doplnění chemické technologie → rozšíření palety vyrobitelných látek • Látky vyrobitelné jen chemickou syntézou • Látky vyrobitelné jen pomocí biotechnologie • Látky vyrobitelné chemickou technologií i biotechnologií Výhody a nevýhody biotechnologie Přednosti • Levná surovinová základna • Nižší energetická náročnost • Vyšší rychlost biochemických dějů Nevýhody • Vysoké náklady na výzkum a vývoj a na počáteční investice • Malá efektivnost • Nízká koncentrace zúčastněných látek • Zatím nevyjasněná rizika Hlediska v rozhodování mezi syntézou a biotechnologickou výrobou • technická uskutečnitelnost biotechnologického procesu • aktuální cena surovin • snadnost izolace konečného produktu a jeho čistota • možnost získání užitečných vedlejších produktů • úspěšnost z hlediska rychlosti komercializace atd. Hlavní oblasti použití biotechnologií ve farmaceutickém průmyslu • Přírodní metabolity • Biosyntéza; všechny informace, které jsou pro takovou výrobu zapotřebí, lze nalézt v genomu buňky • např. ATB, vitamíny aj. • Látky připravené biokatalýzou • Biokonverze (biotransformace) • např. steroidní látky • Lidské proteiny a polypeptidy • Genové manipulace 21st Century Guidebook to Fungi, SECOND EDITION DOI: 10.1186/1475-2859-12-95 Příklady použití biotechnologií v medicíně a farmacii • Aminokyseliny, vitaminy (riboflavin B2, pyridoxin B6, vitamin B12, biotin H, β-karoten, astaxanthin, aj.), polysacharidy (dextran, xanthany, pululan, aj.) • Léčiva (antibiotika, steroidy, antifungální látky, námelové alkaloidy...) • Monoklonální protilátky, vakcíny • Interferony, interleukiny • Hormony - lidský růstový hormon, FSH, insulin • Produkční enzymy a čisté enzymy pro bioanalytické metody (imunoanalýza) • Genové terapie Biotechnologie léčiv – Proteiny, hlavní biofarmaceutikum Terciární struktura proteinů Je pro vytvoření funkčních molekul rozhodující – termodynamicky optimální konformace Zahrnuje následující procesy  Vlastní vytvoření 3D konformace  Připojení kofaktorů  Modifikace kinázami nebo jinými protein-modifikujícími enzymy https://doi.org/10.3389/fnins.2020.611285 Síly zodpovědné za 3D strukturu proteinů Především nekovalentní interakce iontová vazba vodíkový můstek van der Waalsova síla Hydrofobní interakce … je pro tvorbu 3D ta nejdůležitější nesbalený polypeptid sbalený polypeptid ve vodě Přehled kroků při tvorbě 3D proteinu nascentní polypeptidový řetězec Sbalování a vazba kofaktoru (nekovalentní interakce) Glykosylace, fosforylace, acetylace (kovalentní modifikace) Vazba k dalším proteinovým podjednotkám maturovaný funkční protein PP OpenStax College - Anatomy & Physiology, Connexions Web site. http://cnx.org/content/col11496/1.6/ Proč je znalost tvorby 3D struktur proteinů pro farmaceuta důležitá? Pochopení samotné struktury proteinů a procesů její tvorby je důležité pro design léčiv, protože léčiva často působí na úrovni vazebného nebo alosterického místa enzymů. Kde studovat proteinové struktury? Databáze sekvencí proteinů Databáze SWISS-PROT založená na Univerzitě v Ženevě v roce 1986 Spravuje Švýcarský institut pro bioinformatiku (SIB) Databáze PDB (The Protein Databank) Archivuje a analyzuje proteinové struktury a komplexy informačních biomakromolekul Obsahuje automaticky doplňované překlady sekvencí genů z EMBL (www.ebi.ac.uk) http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do www.expasy.org  autonomní proces nevyžadující žádné dodatečné faktory ani přísun energie  Christian Anfinsen 1972 Nobelova cena  terciární struktura po opuštění ribozómu in vivo  nativní konformace do okamžiku degradace  chaperony napomáhají sbalování proteinů Chaperony a chaperoniny • chaperony (monomery 70 – 100 kDa) jsou proteiny, které napomáhají kovalentnímu skládání nebo rozložení a sestavení nebo demontáži jiných makromolekulárních struktur (hlavně Heat shock proteins – Hsp) • chaperoniny (oligomery 800 kDa) jsou třídou molekulárních chaperonů, které poskytují příznivé podmínky pro správné skládání denaturovaných proteinů, takže zabránit agregaci (např. GroEL, TRiC) • neposkytují sterickou informaci • inhibují neproduktivní interakce • nacházejí se ve všech kompartmentech • sbalování proteinů • konformační přestavby https://doi.org/10.1016/S0960-9822(99)80082-7 Chemické chaperony • Malé molekuly, které se váží k nesprávně sbaleným proteinům a stabilizují je nebo zajišťují jejich správné sbalení • Stabilizují špatně sbalené proteiny, redukují agregaci, zabraňují neproduktivní interakci s dalšími proteiny • Např. glycerol, trimethylamin N-oxid • Re-agregace inkluzních tělísek při expresi rekombinantních proteinů Slouží například k léčbě  Transthyretin amyloidosy (Tafamidis)  Cystické fibrosy  a dalších onemocnění spojených se sbalováním proteinů https://doi.org/10.1203/00006450-200212000-00004 Výsledek sbalování = vytvoření aktivní konformace Alberts et al 2008: Figure 3-37a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Tvorba disulfidických můstků v buňce • Součást procesu sbalování proteinů • Probíhá v periplasmatickém prostoru prokaryot a v mitochondriích a ER eukaryot J. Riemer et al., Science 324, 1284 -1287 (2009) Eukaryota Posttranslační modifikace proteinů Některé procesy jsou kotranslační, jiné opravdu posttranslační Nejběžnější je glykosylace Modifikace mění strukturu a biologickou aktivitu proteinů Další posttranslační modifikace proteinů  Nejčastěji glykosylace nebo fosforylace  Celkem bylo popsáno více než 300 typů kovalentních modifikací polypeptidových řetězců Modifikace u terapeutických proteinů Typ modifikace Význam Glykosylace  solubilitu, ovlivňuje biologický poločas nebo biologickou aktivitu Karboxylace Důležitá pro vazbu některých krevních proteinů k Ca2+ Hydroxylace Důležitá pro strukturální uspořádání Sulfatace Ovlivňuje biologickou aktivitu neuropeptidů a proteolytické úpravy polypeptidů Amidace Ovlivňuje biologickou aktivitu a stabilitu Glykosylace  připojení cukerného zbytku k polypeptidovému řetězci  vyskytuje se hlavně u extracelulárních proteinů a proteinů vyskytujících se na povrchu buněk Glykosylací vznikají glykoproteiny  U některých proteinů deglykosylace nemá vliv na biologickou aktivitu  Deglykosylované formy lze připravit účinkem inhibitorů glykosylace, např. antibiotikem tunicamycinem v růstovém médiu nebo enzymatickou degradací glycidické části preformovaného glykoproteinu glykosidázou.  Rozdílná glykosylace způsobuje problémy v heterologních expresních systémech Účinky glycidické části glykoproteinů  Sbalování proteinů  Transport/zacílení proteinů  Rozpoznání/vazba ligandů  Biologická aktivita  Stabilita  Reguluje biologický poločas proteinu  Imunogenicita Lidský gonádotropní hormon Vysoce glykosidovaný  Odstranění glycidické části má za následek ztrátu biologické aktivity, ačkoli se hormon stále váže na svůj receptor, někdy dokonce s vyšší afinitou Buňka – nástroj farmaceutického biotechnologa malá, membránou ohraničená jednotka naplněná koncentrovaným vodným roztokem chemických sloučenin a vybavená mimořádnou schopností vytvářet kopie sebe samých růstem a dělením Význam buňky • Buňka slouží jako zdroj výchozích surovin, protože jen buňka je schopna tvořit nové sloučeniny, které jsou použitelné jako léčivo. • Buňka je až na zcela výjimečné situace, kdy používáme jen některých jejích částí pro tzv. translaci in vitro, onou továrnou, kde všechny biotechnologické procesy probíhají. Prokaryota vs. eukaryota Co z buňky zajímá biotechnologa • Vše co má vztah k tvorbě a lokalizaci proteinu • Genofor • Endoplasmatické retikulum • Golgiho aparát • Drsné ER – je posázeno ribozómy – je místem tvorby proteinů • Hladké ER – Otevírající se váčky, které nesou nově vytvořené molekuly proteinů a lipidů pro intracelulární transport – Tvoří síť tenkých kanálků navazující přímo na drsné plasmatické retikulum – Na jeho membrány jsou navázány enzymy katalyzující přeměnu lipidů; ve specializovaných buňkách též steroidních hormonů, vznikajících z cholesterolu Je vícekrát stočený membránový list, který vytváří uzavřený vak, endoplasmatické lumen  ústřední role v syntéze lipidů, proteinů, steroidů  usnadňuje vytvoření správné terciární nebo kvartérní struktury proteinů  transportní systém – distribuce proteinů do cytoplasmy nebo organel  udržování osmotického tlaku  chemická modifikace proteinů  tvoří se disulfidové můstky oxidací cysteinových párů postranních řetězců  tvorba glykoproteinů kovalentním napojením krátkého oligosacharidového postranního řetězce – dokončuje se v GA  prekurzor oligosacharidu je napojován O- nebo N-vazbou na molekulu proteinu  výstup proteinu je kontrolován = nesprávně sbalený protein je zadržen chaperonem nebo degradován detoxifikační enzymy Ca2+ Ca2+ cholesterol steroidní hormony toxin - lipid toxin - voda COO- COO- NH2 NH2 transmembránový protein špatně sbalený enzymy syntézy steroidů složky lipidů syntéza orientace lumen ER ER membrána rozpustný protein Glykosylace S-S můstky chaperony SRP Sec61 translokátor, SRP receptor pučící tělíska transport do GA DOI: 10.1016/j.biocel.2011.10.012 Golgiho aparát • úprava a třídění proteinů a lipidů pro sekreci nebo k předání jiné organele Popsán v roce 1898 italským cytologem Camillo Golgim v nervových buňkách Golgiho aparát cisterny jádro https://www.sciencefacts.net/golgi-apparatus.html • Komplex tzv. dyktiozómů, shluků cisteren a váčků (vezikulů) (3 až 10 váčků) • Nacházejí se poblíž jádra a ER, u rostlin rozptýlené po celé cytoplasmě (dispersní GA)  Sakuly - zploštělé váčky rozšiřující se od centrální části směrem k okraji  Vezikuly – měchýřky obsahující proteiny vyprodukované v drsném ER, obsah odevzdávají cis-straně GA se kterou splývají Struktura Golgiho aparátu  Kondenzující vakuoly – vezikuly obsahující zpracované proteiny a odškrcující se z trans-strany GA odkud putují k plasmatické membráně kde exocytózou vylučují svůj obsah do extracelulárního prostředí  Transport a přechovávání látek  Posttranslační úpravy proteinů  Syntéza polysacharidů a imunoglobulinů  Tvorba váčků (sekrečních granul) využívaných při exocytóze  Vzniká zde materiál pro tvorbu buněčné stěny  Tvorba a diferenciace lysozómů  Reparace buněčných povrchů  Tvorba vakuol Funkce Golgiho aparátu • Diktiozómy jsou navzájem propojené a zpravidla na straně přivrácené k jádru neustále přijímají váčky odštěpené od ER a intenzívně odštěpují váčky naplněné různými buněčnými sekrety. Pro farmaceutického biotechnologa jsou to zdroje genetické informace a nástroje genových manipulací Genofory • Jaderné chromosomy • Mitochondriální a chloroplastová DNA • Bakteriální nukleoid • Plasmidy Buněčná struktura Metabolický děj jádro biosyntéza DNA, biosyntéza a modifikace RNA cytoplazma glykolysa, pentosový cyklus, biosyntéza sacharidů a mastných kyselin mitochondrie dýchací řetězec a oxidativní fosforylace, citrátový cyklus, odbourávání MK, metabolismus AK ribozómy biosyntéza bílkovin EPR syntéza, modifikace a transport některých bílkovin, syntéza cholesterolu, fosfolipidů a triacylglycerolů, detoxikace Golgiho komplex modifikace, třídění, transport a vylučování některých bílkovin lysozómy odbourávání opotřebených biomakromolekul a cizorodých struktur peroxizómy oxidace za vzniku peroxidu vodíku, fotorespirace chloroplasty fotosyntéza, syntéza MK glyoxizómy glyoxylátový cyklus