Proces egzocytozy, typy, funkcje i przykłady

egzocytoza Jest to proces, w którym komórka wydaleje materiał poza cytoplazmatą przez błonę komórkową. Występuje przez pęcherzyki występujące w wnętrzu komórkowym, zwane egzosomami, które łączą się z błoną plazmatyczną i uwalniają ich zawartość do środowiska zewnętrznego. Proces odwrotny nazywa się endocytozą.

Podobnie jak endocytoza, jest to wyłączny proces komórek eukariotycznych. Funkcje endocytozy i egzocytozy muszą być w dynamicznej i precyzyjnej równowagi, aby błona komórkowa utrzymuje wielkość i skład, które ją charakteryzują.

Ladyofhats Źródło [CC0]

Egzocytoza występuje w komórce w pierwszej kolejności w celu wyeliminowania substancji, które nie są trawienne przez maszyny trawienne i które weszły do ​​niej podczas procesu endocytowego. Ponadto jest to mechanizm stosowany do uwalniania hormonów na różnych poziomach komórek.

Egzocytoza może również transportować substancje przez barierę komórkową, co implikuje sprzężenie procesów wejściowych i wyjściowych w komórce.

Substancję można uchwycić po jednej stronie ściany naczynia krwionośnego przez proces pinocytozy, mobilizować się przez komórkę i uwolnić się od drugiej strony przez egzocytozę.

[TOC]

Jakie są egzosomy?

Egzosomy są małymi pęcherzykami błonowymi o różnym pochodzeniu wydzielonym przez większość typów komórek i uważa się, że ważne funkcje w komunikacji międzykomórkowej działają. Chociaż egzosomy zostały niedawno opisane, zainteresowanie tymi pęcherzykami dramatycznie wzrosło w ostatnich latach.

Odkrycie to wzbudziło ponowne zainteresowanie ogólnym dziedziną pęcherzyków tajnych membranowych, zaangażowanych w modulację komunikacji międzykomórkowej.

Początkowo egzosomy uznano za bardzo specyficzne organelle komórkowe z materiałem odrzuconym przez komórkę, ponieważ miały niechciane składniki molekularne lub „śmieci metaboliczne”. Były również postrzegane jako symbol śmierci komórkowej, ponieważ transportowały substancje odpadowe.

Jednak po odkryciu, że zawierają białka, lipidy i materiał genetyczny (jako cząsteczki zaangażowane w regulację, w tym RNM i mikroarn), stwierdzono, że mogą one wpływać na komórki w bardziej złożony sposób.

Proces

W ten sam sposób, co endocytoza, proces wydzielania komórek wymaga energii w postaci ATP, ponieważ stanowi aktywny proces. Aparat Golgiego odgrywa fundamentalną rolę w egzocytozie, ponieważ błonę, która pakuje materiały przeznaczone do wydzielania komórkowego, jest oderwana od tego.

Wewnątrzkomórkowe pęcherzyki transportowe pochodzą z aparatu Golgiego, poruszając się z jego zawartością przez cytoplazmę, wzdłuż mikrotubul cytoplazmatycznych, w kierunku błony komórkowej, łącząc się z nią i uwalniając jego zawartość z płynem zewnątrzkomórkowym.

Endocytoza i egzocytoza utrzymują równowagę w komórce, która pozwala zachować wymiary i właściwości błony plazmatycznej. Jeśli nie, błona komórki zmieniłaby jej wymiary, gdy została rozszerzona przez dodanie błony pęcherzyków wydalania, które są do niej dodane.

W ten sposób nadmiar membrany dodany do egzocytozy jest ponownie zintegrowany przez endocytozę, wraca tę błonę przez pęcherzyki endocytarne do aparatu Golgiego, gdzie jest ona recyklingowa.

Egzosomy nie powstały w aparatu Golgiego

Nie cały materiał egzocytozy pochodzi z sieci trans aparatu Golgiego. Część tego pochodzi z wczesnych endosomów. Są to organelle komórkowe specjalizujące się w odbieraniu pęcherzyków utworzonych podczas procesu endocytozy.

W nich, po połączeniu z endosomem, część zawartości jest ponownie wykorzystywana i transportowana do błony komórkowej za pomocą pęcherzyków, które powstają w samym endosomie.

Może ci służyć: komórka eukariotyczna

Z drugiej strony, w terminalach przedsynaptycznych neuroprzekaźniki są uwalniane w niezależnych pęcherzykach w celu przyspieszenia komunikacji nerwowej. Te ostatnie są często konstytutywnymi pęcherzykami egzocytozy opisanymi później.

Chłopaki

Proces egzocytozy może być konstytutywny lub przerywany, ten ostatni jest również znany jako egzocytoza regulowana. Pęcherzyki mogą pochodzić z przedziałów komórkowych, takich jak pierwotne endosomy (które również odbierają pęcherzyki endocytarne) lub wytwarzać bezpośrednio w domenie TRAM rozmowy Golgiego.

Rozpoznanie białek w kierunku ścieżki egzocytozy lub innej będzie podane przez wykrywanie regionów dzielonych między białkami.

Poprzez konstytutywną egzocytozę

Ten rodzaj egzocytozy występuje we wszystkich komórkach i nieustannie. Tutaj wiele rozpuszczalnych białek jest ciągle wydalanych na zewnętrzną część komórki.

Ta droga egzocytozy nie jest regulowana przez to, co zawsze jest w toku. Na przykład w jelitach komórkach wapnia i fibroblastach tkanek łącznych, egzocytoza jest konstytutywna, ponieważ występuje stale. Komórki wapnia stale uwalniają śluz, podczas gdy fibroblasty uwalniają kolagen.

W wielu komórkach, które są spolaryzowane w tkankach, błona jest podzielona na dwie różne domeny (domena wierzchołkowa i podstawno -boczna), które zawierają serię białek związanych z ich funkcjonalnym różnicowaniem.

W takich przypadkach z sieci trans GOLGI białka są selektywnie transportowane do różnych domen przez konstytutywną drogę.

Jest to przeprowadzane przez co najmniej dwa rodzaje konstytutywnych pęcherzyków wydzielniczych, które są skierowane bezpośrednio do domeny wierzchołkowej lub podstawowej tych spolaryzowanych komórek.

Regulowana ścieżka egzocytozy

Proces ten dotyczy wyłącznie wyspecjalizowanych komórek wydzielania, w których seria białek gruczołowych lub produktów jest wybierana przez domenę trans aparatu Golgiego i wysyłane do specjalnych pęcherzyków wydzielniczych, gdzie są one skoncentrowane, a następnie uwalniane do macierzy pozakomórkowej, gdy otrzymają trochę bodziec pozakomórkowy.

Wiele komórek hormonalnych, które przechowują hormony w pęcherzykach wydzielniczych, rozpoczyna egzocytozę dopiero po rozpoznaniu sygnału z komórkowego na zewnątrz, będąc przerywanym procesem.

Fuzja pęcherzyków z błoną komórkową jest powszechnym procesem w różnych typach komórek (od neuronów po komórki hormonalne).

Białka zaangażowane w regulowany proces egzocytozy

Dwie rodziny białkowe są zaangażowane w proces egzocytozy:

• Rab, który opiekuje się zakotwiczeniem pęcherzyka żółciowego do błony. Są one ogólnie związane z GTP w swojej aktywnej formie.
• Z drugiej strony białka werbla stoją przed fuzją między błonami. Wzrost stężenia wapnia (CA2+) wewnątrz komórki działa jako znak w procesie.

Białko RAB rozpoznaje wzrost wewnątrzkomórkowego CA2 i rozpoczyna zakotwiczenie pęcherzyka żółciowego w błonie. Obszar pęcherzyka żółciowego, który się połączył, otwiera się i uwalnia jego zawartość do przestrzeni pozakomórkowej, podczas gdy pęcherzynik żółciowy łączy się z błoną komórkową.

Exocytoza „Pocałunki i biegi”?

W tym przypadku pęcherzyk żółciowy, który przygotowuje się do połączenia z membraną, nie jest całkowicie, ale tymczasowo tworzy niewielki otwór w błonie. Wtedy wnętrze pęcherzyka żółciowego wchodzi w kontakt z zewnętrzną komórką, uwalniając jej zawartość.

Pory zamyka się natychmiast po tym, jak pęcherz żółciowy jest po stronie cytoplazmatycznej. Proces ten jest ściśle powiązany z synapsem hipokampa.

Może ci służyć: Monoblasty: Charakterystyka, morfologia, funkcje

Funkcje

Komórki przeprowadzają proces egzocytozy, w celu transportu i uwalniania dużych i lipofobicznych cząsteczek, takich jak zsyntetyzowane białka w komórkach. Jest to również mechanizm, za pomocą którego odłączają się od odpadów, które pozostają w lizosomach po strawieniu wewnątrzkomórkowym.

Egzocytoza jest ważnym pośrednikiem w aktywacji białek, które pozostają przechowywane i nieaktywne (Zimogens). Na przykład enzymy trawienne są wytwarzane i przechowywane, aktywowane po uwolnieniu z komórek do światła jelitowego poprzez wspomniany proces.

Egzocytoza może również działać jako proces transkutozy. Ten ostatni składa się z mechanizmu, który pozwala niektórym substancjom i cząsteczkom przejść przez cytoplazma komórki, przechodząc do obszaru pozakomórkowego do innego obszaru zewnątrzkomórkowego.

Ruch pęcherzyków transcytozy zależy od cytoszkieletu komórkowego. Mikrowfibry aktyny odgrywają rolę motoryczną, podczas gdy mikrotubule wskazują, że kierunek, którego następuje pęcherz żółciowy.

Transcitosis pozwala dużym cząsteczkom przekroczyć nabłonek, pozostając bez szwanku. W tym procesie dzieci wchłaniają przeciwciała matki przez mleko. Są one wchłaniane na wierzchołkową powierzchni nabłonka jelitowego i są uwalniane w kierunku płynu pozakomórkowego.

Egzosomy jako posłańcy międzykomórkowi

W układzie odpornościowym pęcherzyki wydalkowe lub egzosomy odgrywają ważną rolę w komunikacji międzykomórkowej. Wykazano, że niektóre komórki, takie jak limfocyty B, wydzielają egzosomy z niezbędnymi cząsteczkami dla adaptacyjnej odpowiedzi immunologicznej.

Te egzosomy mają również specyficzne dla MHC-TranseptIDDDYDY do specyficznych komórek T układu odpornościowego.

Komórki dendrytyczne wydzielają również egzosomy za pomocą kompleksów peptydowych MHC, które indukują przeciwnowotworowe odpowiedzi immunologiczne. Różne badania wykazały, że te egzosomy są wydalane przez niektóre komórki i wychwytywane przez inne.

W ten sposób dodaje się lub uzyskiwać ważne elementy molekularne, takie jak antygeny lub kompleksy peptydowe, które zwiększają zakres antygenów prezentujących komórki.

Podobnie, ten proces wymiany informacji zwiększa skuteczność indukcji odpowiedzi immunologicznej, a nawet sygnałów negatywnych, które prowadzą do śmierci komórki docelowej.

Niektóre próby przeprowadzono przy użyciu egzosomów, takich jak rodzaj terapii przeciwnowotworowej u ludzi, w celu przekazywania informacji modulujących komórki nowotworowe, prowadząc ich do apoptozy.

Przykłady

W organizmach takich jak pierwotniaki i gąbki, które mają trawienie wewnątrzkomórkowe, substancje odżywcze są wchłaniane przez fagocytozę, a pozostałości nieobowiązkowe są ekstrahowane z komórki przez egzocytozę. Jednak w innych organizmach proces staje się bardziej złożony.

Egzocytoza u kręgowców

U ssaków podczas tworzenia erytrocytów jądro wraz z innymi organellami kontraktuje się. Jest to następnie owinięte w pęcherze żółciowe i wydalane z komórki przez proces egzocytozy.

Natomiast wiele komórek hormonalnych, które przechowują hormony w pęcherzykach wydalkowych, rozpoczyna egzocytozę dopiero po rozpoznaniu sygnału z zewnętrznej komórki.

Exocytoza spełnia ważną rolę w niektórych mechanizmach odpowiedzi ciała, takich jak zapalenie. W tym mechanizmie odpowiedzi pośredniczy głównie histamina, obecna w komórkach jęczmienia.

Gdy histamina jest uwalniana na zewnątrz komórki poprzez egzocytozę, pozwala na rozszerzenie naczyń krwionośnych, co czyni je bardziej przepuszczalnym. Ponadto wrażliwość na nerwy czujnika wzrasta, powodując objawy zapalne.

Egzocytoza w uwalnianiu neuroprzekaźników

Neuroprzekaźniki przesuwają się szybko przez Związek synaptyczny, dołączając do receptorów porcji postsynaptycznych. Przechowywanie i uwalnianie neuroprzekaźników odbywa się w procesie kilku kroków.

Może ci służyć: erytroblasty: czym są erytropoiesis, powiązane patologie

Jednym z najbardziej odpowiednich kroków jest połączenie pęcherzyków synaptycznych z błoną presynaptyczną i uwalnianie jej zawartości przez egzocytozę do rozszczepu synaptycznego. Uwalnianie serotoniny przez komórki neuronalne występuje w ten sposób.

W tym przypadku mechanizm jest wyzwalany przez depolaryzację komórek, która indukuje otwieranie kanałów wapniowych, a po wejściu do komórki promuje mechanizm wydalenia tego neuroprzekaźnika przez pęcherzyki wydalkowe.

Egzocytoza u innych eukariotów

Egzocytoza to sposób, w którym białka błonowe są wszczepione w błonę komórkową.

W komórkach roślinnych egzocytoza jest stosowana w konstytucji ścian komórkowych. Poprzez ten proces niektóre białka i niektóre węglowodany, które zostały zsyntetyzowane w aparacie Golgiego, na zewnątrz membrany, które mają być stosowane w budowie wspomnianej struktury.

U wielu protistów z nieobecną ścianą komórkową istnieją wakuole skurczowe, które wykonują funkcję pomp komórkowych, rozpoznają nadmiar wody wewnątrz wnętrza komórek i wydalają ją na zewnątrz, zapewniając mechanizm regulacji osmotycznej. Działanie wakuoli skurczowej odbywa się jako proces egzocytozy.

Niektóre wirusy wykorzystują egzocytozę

Wirusy DNA z owijaniem, zastosuj egzocytozę jako mechanizm wyzwolenia. Po zwielokrotnieniu i montażu wirionu w komórce gospodarza, a po nabyciu błony otaczającej nukleoproteiny, porzuca jądro komórkowe, emigrując do retikulum endoplazmatycznego, a stamtąd do pęcherzyków wydalenia.

Dzięki temu mechanizmowi uwalniania komórka gospodarza pozostaje bez widocznego uszkodzenia, w przeciwieństwie do wielu innych wirusów roślin i zwierząt, które powodują autoliza komórkowa w celu wydostania się z tych komórek.

Bibliografia

1. Alberts, ur., Bray, d., Hopkin, k., Johnson, a., Lewis, J., Raff, m., Roberts, k. & Walter, p. (2004). Niezbędna biologia komórki. Nowy Jork: Garland Science. 2. edycja
2. Alberts, ur., Johnson, a., Lewis, J., Raff, m., Roberth, k., & Walter, p. (2008). Biologia komórki molekularnej. Garland Science, Taylor i Francis Group.
3. Cooper, g. M., Hausman, r. I. & Wright, n. (2010). Komórka. (PP. 397-402). Marbán.
4. Devlin, t. M. (1992). Podręcznik biochemii: z korelacjami klinicznymi. John Wiley & Sons, Inc.
5. Dikeakos, J. D., & Reudelhuber, t. L. (2007). Wysyłanie białek do gęstych podstawowych granuli: Wciąż dużo do rozwiązania. The Journal of Cell Biology, 177 (2), 191–196.
6. Hickman, c. P, Roberts, L. S., Keen, s. L., Larson, a., I'anson, h. & Eisenhour, D. J. (2008). Zintegrowane Priorms of Zoology. Nowy Jork: McGraw-Hill. 14^th Wydanie.
7. Madigan, m. T., Martinko, J. M. I Parker, J. (2004). Brock: Biologia mikroorganizmu. Edukacja Pearsona.
8. Maravillas-Montero, J. L., & Martínez-Cortés, i. (2017). Egzosomy antygenu prezentujące komórki i ich rola w regulacji odpowiedzi immunologicznych. Magazine México México, 64 (4), 463-476.
9. Pacheco, m. M., Diego, m. DO. P., & Garcia, p. M. (2017). Atlas histologii roślin i zwierząt. Ambique: dydaktyka nauk eksperymentalnych, (90), 76-77.
10. Silverthorn, zm. LUB. (2008). Fizjologia ludzka/fizjologia ludzka: zintegrowane podejście. Wyd. Pan -american Medical.
11. Stanier, r. I. (1996). Mikrobiologia. Odwróciłem się.
12. Stevens, c. F., & Williams, J. H. (2000). „Kiss and Run” Exocytoza w synapsach hipokampa. Materiały z National Academy of Sciences, 97 (23), 12828-12833.
13. Théry, c. (2011). Egzosomy: wydzielone komunikacje pęcherzykowe i międzykomórkowe. Raporty z biologii F1000, 3.