Exozytoseprozess, Typen, Funktionen und Beispiele

Der Exozytose Es ist ein Prozess, durch den das Zell Material außerhalb des Zytoplasmas durch die Zellmembran ausschifft. Es tritt durch Vesikel auf, die im zellulären Innenraum gefunden werden, die als Exosomen bezeichnet werden und sich mit der Plasmamembran verschmelzen und ihren Inhalt in die externe Umgebung abgeben. Der inverse Prozess wird als Endozytose bezeichnet.

Wie Endozytose ist es ein ausschließlicher Prozess eukaryotischer Zellen. Endozytose- und Exozytose -Funktionen müssen in einem dynamischen und präzisen Gleichgewicht sein, damit die Zellmembran die Größe und Zusammensetzung beibehält, die sie charakterisiert.

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Exozytose tritt in erster Linie in der Zelle auf, um Substanzen zu beseitigen, die nicht durch Verdauungsmaschinerie verdaulich sind und sie während des endozytischen Prozesses eintraten. Darüber hinaus ist es ein Mechanismus, mit dem Hormone in verschiedenen Zellniveaus freigesetzt werden können.

Exozytose kann auch Substanzen durch eine Zellbarriere transportieren, was die Kopplung der Eingangs- und Ausgangsprozesse in der Zelle impliziert.

Eine Substanz kann durch den Pinozytose -Prozess auf einer Seite der Wand eines Blutgefäßes erfasst werden, durch die Zelle mobilisieren und durch Exozytose von der anderen Seite freigesetzt werden.

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Was sind die Exosomen??

Exosomen sind kleine Membran -Vesikel unterschiedlicher Herkunft, die von den meisten Zelltypen sekretiert werden, und es wird angenommen, dass wichtige Funktionen in interzellulärer Kommunikation funktionieren. Obwohl die Exosomen kürzlich beschrieben wurden, hat das Interesse an diesen Vesikeln in den letzten Jahren dramatisch zugenommen.

Diese Entdeckung weckte ein erneutes Interesse am allgemeinen Bereich der geheimen Membranvesikel, die an der Modulation der interzellulären Kommunikation beteiligt waren.

Zunächst wurden die Exosomen als sehr spezifische Zellorganellen mit Material angesehen, die von der Zelle verworfen wurden, da sie unerwünschte molekulare Komponenten oder "Stoffwechselmüll" hatten. Sie wurden auch als Symbol des Zelltods angesehen, weil sie Abfallsubstanzen transportierten.

Nach dem Befund, dass sie Proteine, Lipide und genetisches Material (als an der Regulation beteiligte Moleküle, einschließlich RNM und Microarn) enthalten, wurde jedoch der Schluss gezogen, dass sie die Zellen auf komplexere Weise beeinflussen können.

Verfahren

Auf die gleiche Weise wie die Endozytose erfordert der Zellsekretionsprozess Energie in Form von ATP, da es einen aktiven Prozess darstellt. Der Golgi -Apparat spielt eine grundlegende Rolle bei der Exozytose, da die Membran, die die für die zellulären Sekretion vorgesehenen Materialien verpackt.

Intrazelluläre Transportvesikel stammen aus dem Golgi -Apparat, der sich mit seinem Gehalt durch das Zytoplasma entlang der zytoplasmatischen Mikrotubuli in Richtung der Zellmembran bewegt, sie verschmilzt und seinen Gehalt an die extrazelluläre Flüssigkeit freisetzt.

Endozytose und Exozytose beibehalten ein Gleichgewicht in der Zelle, das es ermöglicht, die Abmessungen und Eigenschaften der Plasmamembran zu bewahren. Wenn nicht, würde die Membran einer Zelle ihre Abmessungen verändern, wenn sie durch Zugabe der Membran der dazu hinzugefügten Ausscheidung verlängert wurde.

Auf diese Weise wird der in der Exozytose hinzugefügte Membranüberschuss durch Endozytose erneut integriert und diese Membran durch die endozytischen Vesikel in den Golgi -Apparat zurückgeführt, wo sie recycelt wird.

Exosomen, die nicht aus dem Golgi -Apparat stammen

Nicht das gesamte Material für Exozytose stammt aus dem Transnetzwerk des Golgi -Apparats. Ein Teil davon stammt aus frühen Endosomen. Dies sind Zellorganellen.

In diesem Fall wird ein Teil des Inhalts mit einem Endosom zusammengeführt und durch Vesikel, die im Endosom selbst gebildet werden, wiederverwendet und zur Zellmembran transportiert.

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Andererseits werden in vor-synaptischen Terminals Neurotransmitter in unabhängigen Vesikeln freigesetzt, um die Nervenkommunikation zu beschleunigen. Letztere sind oft konstitutive Exozytose -Vesikel, die später beschrieben wurden.

Leute

Der Exozytoseprozess kann konstitutiv oder intermittierend sein. Letzteres ist auch als regulierte Exozytose bezeichnet. Vesikel können aus zellulären Kompartimenten wie primären Endosomen (die auch endozytische Vesikel empfangen) stammen oder direkt in der Transdomäne des Golgi -Vortrags produzieren.

Die Erkennung von Proteinen auf einen oder einen anderen Weg der Exozytose wird durch den Nachweis von Regionen gegeben, die zwischen Proteinen geteilt werden.

Über eine konstitutive Exozytose

Diese Art von Exozytose tritt in allen Zellen und ununterbrochen auf. Hier werden viele lösliche Proteine ​​kontinuierlich an das Zellplatz ausgestanden.

Dieser Route der Exozytose wird nicht durch das reguliert, was immer in Bearbeitung ist. In Darmkalzzellen und Bindegewebefibroblasten beispielsweise ist Exozytose konstitutiv, da sie ständig auftritt. Kalkiforme Zellen füllen ständig Schleim frei, während Fibroblasten Kollagen freisetzen.

In vielen Zellen, die im Gewebe polarisiert sind, ist die Membran in zwei verschiedene Domänen (apikale und basolaterale Domäne) unterteilt, die eine Reihe von Proteinen enthalten.

In diesen Fällen werden aus dem Golgi Trans -Netzwerk Proteine ​​auf der konstitutiven Route selektiv in die verschiedenen Domänen transportiert.

Dies wird von mindestens zwei Arten konstitutiver sekretorischer Vesikel durchgeführt, die direkt auf die apikale oder basolaterale Domäne dieser polarisierten Zellen gerichtet sind.

Regulierter Exozytoseweg

Dieser Prozess ist exklusiv für spezialisierte Zellen für die Sekretion, in der eine Reihe von Drüsenproteinen oder Produkten durch die Transdomäne des Golgi -Apparats ausgewählt und an spezielle Sekretionsvesikeln gesendet werden, wo sie konzentriert sind und dann an die extrazelluläre Matrix freigesetzt werden, wenn sie einige erhalten Extrazellulärer Reiz.

Viele endokrine Zellen, die Hormone in sekretorischen Vesikeln speichern, beginnen die Exozytose erst, nachdem er ein Signal von zellulärem Außenbereich erkannt hat, was ein intermittierender Prozess ist.

Die Fusion von Vesikeln an die Zellmembran ist ein häufiger Prozess in verschiedenen Zelltypen (von Neuronen bis zu endokrinen Zellen).

Proteine, die am regulierten Exozytoseprozess beteiligt sind

Zwei Proteinfamilien sind am Exozytoseprozess beteiligt:

• Der Rab, der sich um die Verankerung der Gallenblase an der Membran kümmert und dem vesikulären Transport Spezifität verleiht. Sie sind im Allgemeinen mit GTP in ihrer aktiven Form assoziiert.
• Andererseits stehen Snare -Proteine ​​der Fusion zwischen den Membranen aus. Eine Erhöhung der Calciumkonzentration (Ca2+) in der Zelle funktioniert als Zeichen im Prozess.

Das RAB -Protein erkennt die Zunahme des intrazellulären CA2 und beginnt die Verankerung der Gallenblase an der Membran. Der Bereich der Fusion der Gallenblase öffnet und freisetzt ihren Inhalt zum extrazellulären Raum, während die Gallenblase mit der Zellmembran verschmilzt.

Exozytose "Küsse und Läufe"?

In diesem Fall ist die Gallenblase, die sich auf die Zusammenführung mit der Membran vorbereitet. In diesem Fall kommt die Innenseite der Gallenblase mit der Außenseite der Zelle in Kontakt, indem sie ihren Inhalt freigibt.

Die Pore schließt sich sofort und die Gallenblase befindet sich auf der zytoplasmatischen Seite. Dieser Prozess ist eng mit der Hippocampus -Synapse verbunden.

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Funktionen

Die Zellen führen den Exozytoseprozess durch, um große und lipophobe Moleküle wie synthetisierte Proteine ​​in Zellen zu transportieren und freizusetzen. Es ist auch ein Mechanismus, durch den sie sich von dem Abfall lösen, der nach intrazellulärer Verdauung in den Lysosomen bleibt.

Exozytose ist ein wichtiger Vermittler bei der Aktivierung von Proteinen, die gespeichert und inaktiv bleiben (Zimogene). Zum Beispiel werden Verdauungsenzyme erzeugt und gespeichert, aktiviert, nachdem sie durch diesen Prozess von den Zellen bis zum Darmlumen freigesetzt wurden.

Exozytose kann auch als Transkitoseprozess wirken. Letzterer besteht aus einem Mechanismus, der es einigen Substanzen und Molekülen ermöglicht, das Zytoplasma einer Zelle zu überqueren, die in eine extrazelluläre Region in eine andere extrazelluläre Region übergehen.

Die Transkitose -Vesikelbewegung hängt vom Zellzytoskelett ab. Aktin -Mikrofasern spielen eine motorische Rolle, während Mikrotubuli die Richtung angibt, die von der Gallenblase folgt.

Transkitose ermöglicht es großen Molekülen, ein Epithel zu überqueren, das unversehrt bleibt. In diesem Prozess absorbieren Babys mütterliche Antikörper durch Milch. Diese werden auf die apikale Oberfläche des Darmpithels absorbiert und in Richtung der extrazellulären Flüssigkeit freigesetzt.

Exosomen als interzelluläre Botener

Im Immunsystem spielen Ausscheidung Vesikel oder Exosomen eine wichtige Rolle bei der interzellulären Kommunikation. Es wurde gezeigt, dass einige Zellen wie B -Lymphozyten Exosomen mit essentiellen Molekülen für die adaptive Immunantwort absondern.

Diese Exosomen haben auch MHC-spezifische MHC-Transptide zu spezifischen T-Zellen des Immunsystems.

Dendritische Zellen sezernieren auch Exosomen mit MHC -Peptidkomplexen, die antitumorale Immunantworten induzieren. Verschiedene Studien haben gezeigt, dass diese Exosomen von einigen Zellen ausgeschieden und von anderen erfasst werden.

Auf diese Weise werden wichtige molekulare Elemente wie Antigene oder Peptidkomplexe, die den Bereich der Antigene -präsentierenden Zellen erhöhen, zugegeben oder erhalten.

Ebenso erhöht dieser Informationsaustauschprozess die Wirksamkeit der Induktion von Immunantworten oder sogar negative Signale, die zum Tod der Zielzelle führen.

Einige Versuche wurden bei der Verwendung von Exosomen wie einer Art Krebstherapie beim Menschen durchgeführt, um Informationen zu übertragen, die Tumorzellen modulieren und sie zur Apoptose führen.

Beispiele

In Organismen wie Protozoen und Schwämmen mit intrazellulärer Verdauung werden Ernährungssubstanzen durch Phagozytose absorbiert und nicht digitreiche Überreste werden durch Exozytose aus der Zelle extrahiert. In anderen Organismen wird der Prozess jedoch komplexer.

Exozytose bei Wirbeltieren

Bei Säugetieren während der Bildung von Erythrozyten wird der Kern zusammen mit anderen Organellenverträgen, die resten werden. Dies wird dann in eine Gallenblase gewickelt und durch den Exozytoseprozess aus der Zelle ausgestoßen.

Im Gegensatz dazu beginnen viele endokrine Zellen, die Hormone in Ausscheidungsvesikeln speichern.

Exozytose spielt eine wichtige Rolle bei einigen Körperreaktionen Mechanismen wie Entzündungen. Dieser Reaktionsmechanismus wird hauptsächlich durch Histamin vermittelt und in Gerstenzellen vorhanden.

Wenn Histamin durch Exozytose an die Zelle außen freigesetzt wird, ermöglicht es die Erweiterung von Blutgefäßen, was sie durchlässiger macht. Darüber hinaus nimmt die Empfindlichkeit der Sensornerven zu und verursacht Entzündungssymptome.

Exozytose bei der Freisetzung von Neurotransmitter

Neurotransmitter bewegen sich schnell durch die synaptische Vereinigung, indem sie sich den postsynaptischen Portionsrezeptoren anschließen. Die Lagerung und Freisetzung von Neurotransmitter erfolgt durch einen Prozess mehrerer Schritte.

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Einer der relevantesten Schritte ist die Vereinigung von synaptischen Vesikeln zur präsynaptischen Membran und die Freisetzung ihres Inhalts durch Exozytose an synaptische Spalte. Serotoninfreisetzung durch neuronale Zellen tritt auf diese Weise auf.

In diesem Fall wird der Mechanismus durch Zelldepolarisation ausgelöst, wodurch das Öffnen von Kalziumkanälen induziert wird und sobald er in die Zelle eintritt.

Exozytose in anderen Eukaryoten

Exozytose ist das Mittel, mit dem Membranproteine ​​in die Zellmembran implantiert werden.

In Pflanzenzellen wird Exozytose in der Konstitution von Zellwänden verwendet. Durch diesen Prozess sind einige Proteine ​​und bestimmte Kohlenhydrate, die im Golgi -Apparat an der Außenseite der Membran synthetisiert wurden, um die Konstruktion der Struktur zu verwenden.

In vielen Protisten mit fehlender Zellwand gibt es kontraktile Vakuolen, die die Funktion von Zellpumpen ausüben. Sie erkennen überschüssiges Wasser im Innenraum von Zellen und liefern sie außerhalb davon, wodurch ein osmotischer Regulierungsmechanismus bereitgestellt wird. Der Betrieb der kontraktilen Vakuola wird als Exozytoseprozess durchgeführt.

Einige Viren verwenden Exozytose

DNA -Viren mit Verpackung, Exozytose als Befreiungsmechanismus verwenden. Nach der Multiplikation und dem Zusammenbau des Virion in der Wirtszelle und nach dem Erwerb einer umhüllenden Membran des Nucleoproteins verlässt es den Zellkern, der in das endoplasmatische Retikulum und von dort zu den Vertreibung ausgeht.

Durch diesen Freisetzungsmechanismus bleibt die Wirtszelle im Gegensatz zu vielen anderen pflanzlichen und tierischen Viren, die eine zelluläre Autolyse verursachen, ohne offensichtliche Schäden, um aus diesen Zellen herauszukommen.

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