Eksocytose: trinn

Eksocytose er en cellulær prosess der små vesikler som finnes inne i celler smelter sammen med cellemembranen, og dermed driver innholdet ut til utsiden av cellen. Dette er en aktiv prosess som krever energi både for transport av vesiklene fra deres produksjonssted i Golgi-apparatet til den delen av cellemembranen hvor de skal smeltes sammen, og for selve fusjonsprosessen.

Denne typen biologiske prosesser skjer i alle eukaryote celler. Eksocytose fyller ulike funksjoner i de ulike celle- og vevtypene som disse cellene er en del av. I tillegg er det kombinert med endocytose (inkorporering i cellen av fremmed materiale), som er den motsatte prosessen til eksocytose, for å regulere ulike aspekter av cellefunksjonen.

typer eksocytose

Det er to forskjellige typer eksocytose:

• konstitutiv eksocytose
• regulert eksocytose

Disse to prosessene er forskjellige i måten de startes på, samt i funksjonen de fyller, og er beskrevet nedenfor.

konstitutiv eksocytose

Denne typen eksocytose kjennetegnes ved å forekomme konstant i løpet av den normale livssyklusen til cellen, uten innblanding av ekstracellulære eller intracellulære signaler. Alle celler i kroppen utfører denne typen eksocytose, som tillater utskillelse av stoffene som utgjør den ekstracellulære matrisen. I tillegg til denne funksjonen tillater konstitutiv eksocytose at plasmamembranen holdes i likevekt, siden den tjener til å gjenopprette molekylene som er en del av membranen og som går tapt gjennom endocytoseprosessen.

regulert eksocytose

Regulert eksocytose er en type eksocytose kontrollert av ytre stimuli. Den består av en mekanisme for utskillelse av forskjellige kjemiske stoffer, som nevrotransmittere, hormoner eller andre viktige kjemiske stoffer, som svar på en stimulans som kan være både kjemisk og elektrisk.

For eksempel er regulert eksocytose mekanismen som nevroner frigjør nevrotransmittere ved den nevronale synapsen eller nevromuskulære krysset. Denne prosessen utløses vanligvis av en økning i den intracellulære konsentrasjonen av Ca ²⁺ -ioner , som kan utløses av virkningen av en annen nevrotransmitter, eller ved åpning av ionekanaler på grunn av depolarisering av plasmamembranen.

På den annen side er regulert eksocytose også mekanismen som bukspyttkjertelceller frigjør hormoner, som insulin og glukagon, for å regulere blodsukkernivået. I disse tilfellene er en lav konsentrasjon av dette karbohydratet i blodet, eller glykemi, den kjemiske stimulansen som genererer eksocytose av glukagonholdige vesikler, mens en høy konsentrasjon stimulerer frigjøringen av insulin.

stadier av eksocytose

Trinn 1 – Transport av vesiklene

Bevegelsen eller transporten av endoplasmatiske vesikler er ikke tilfeldig, men tvert imot er det en godt planlagt og strukturert prosess. Når de først er dannet i Golgi-apparatet, blir vesikler aktivt transportert (med energiforbruk, ATP) av motoriske enzymer (som kinesiner, dyneiner og myosiner) langs mikrotubuli i cytoskjelettet til deres endelige destinasjon i en bestemt region av membranen.

Trinn 2 – Ankring

Forankringsstadiet består av den første kontakten mellom vesikkelen og den endoplasmatiske overflaten av cellemembranen. Generelt skjer forankringsprosessen takket være koblingen mellom et protein på den ytre overflaten av vesikkelen og en reseptor på den indre overflaten av celleplasmamembranen. Denne koblingen eller ankeret sikrer at vesikkelen er på rett sted for å frigjøre innholdet.

Trinn 3 – Kobling

Docking refererer til et litt tettere anker mellom vesikkelen og membranen som produseres av et sett med ukjente proteiner. I tilfeller av konstitutiv eksocytose er dette trinnet som kommer like før fusjonen av de to membranene og den påfølgende frigjøringen av vesikkelinnholdet i det ekstracellulære rommet. I motsetning til dette, i tilfelle regulert eksocytose, blir docking generelt fulgt av et fjerde trinn som går foran fusjon og kulminasjonen av eksocytose.

Trinn 4 – Grunning

Priming er et trinn som bare sees ved regulert eksocytose. Denne prosessen består i å forberede proteinmaskineriet som vil lette fusjonen og påfølgende frigjøring av nevrotransmittere eller hormoner ved mottak av det ekstracellulære sekresjonssignalet. I løpet av dette stadiet begynner det trimeriske komplekset kalt SNARE å bli satt sammen, som gir en fast kobling for vesikkelen og tillater rask sekresjon ved behov.

Trinn 5 – Fusjon

Den siste fasen av eksocytoseprosessen er fusjonen av de to fosfolipidmembranene. Denne fusjonen i tilfelle regulert eksocytose kontrolleres og utføres av SNARE-komplekset. Med begynnelsen av fusjonen begynner det å dannes en pore som forbinder det indre av vesikelen med det ekstracellulære rommet, og dermed tillater frigjøring av vesikkelinnholdet. I noen tilfeller er fusjonen fullført, og hele vesikkelmembranen blir en del av cellemembranen, inkludert eventuelle membranassosierte proteiner i vesikelen. I andre tilfeller, etter dannelsen av poren og frigjøringen av innholdet i vesikkelen, skilles sistnevnte fra membranen og går tilbake til cytoplasmaet.

Funksjon av eksocytose

Eksocytose kan oppfylle følgende funksjoner:

Uttrykke reseptorer på celleoverflaten

De fleste av proteinene som cellen besitter syntetiseres på ribosomene som kler det grove endoplasmatiske retikulum (ER), og dette inkluderer alle proteiner assosiert med cellemembranen som antigener, reseptorer, ionekanaler, transportører, etc. Alle disse proteinene blir syntetisert, modifisert og assosiert med vesikkelmembranen under deres transitt fra ER til Golgi-apparatet, og takket være fusjonen med cellemembranen ved slutten av eksocytose, ender disse proteinene med å integreres i membranen.

Reguler størrelsen og sammensetningen av membranen

Som vi nettopp har sett, hver gang en vesikkel smelter sammen med cellemembranen, gir førstnevnte sistnevnte alle proteinene den inneholder. Dette er imidlertid ikke alt det gir deg. I tillegg til disse proteinene, forsyner eksocytose også membranen med en rekke fosfolipider som øker det totale arealet av cellemembranen, og gjør den større. Siden endocytose gjør akkurat det motsatte, er balansen mellom eksocytose og endocytose i stand til å kontrollere størrelsen på cellemembranen.

Skille ut stoffene som utgjør den ekstracellulære matrisen

Mange celler må frigjøre ulike stoffer i det ekstracellulære rommet for å skape det rette miljøet for deres funksjon og for å gi de ulike vevene de egenskapene de skal ha. Mange av disse stoffene skilles ut ved hjelp av konstitutiv eksocytose.

frigjør nevrotransmittere

Nevroner kommuniserer med hverandre ved hjelp av kjemiske meldinger i form av spesielle stoffer kalt nevrotransmittere. Disse stoffene skilles ut for å stimulere en type effekt, enten for å eksitere eller hemme reseptorceller, som kan være muskler (i så fall søker de å trekke seg sammen eller slappe av en muskel), hormonkjertler (som binyrene) eller andre nevroner ( i så fall søker de å generere eller hemme handlingspotensialer). I alle disse tilfellene frigjøres nevrotransmittere via regulert eksocytose.

frigjøring av hormoner

I tillegg til å tillate frigjøring av nevrotransmittere som stimulerer eller hemmer de ulike hormonkjertlene i kroppen, er eksocytose også mekanismen som de samme hormonene frigjøres med. Igjen er det en prosess med regulert eksocytose.

Næringstransport

Kombinasjonen av endocytose og eksocytose gjør at cellene i tarmen vår kan ta opp næringsstoffer fra fordøyd mat i tarmens lumen, transportere dem og til slutt frigjøre dem til blodet fra nærliggende kar, slik at de kan transporteres til resten av kroppen. der de trengs.. Mens fangsten av store næringsmakromolekyler utføres ved hjelp av fagocytose, utføres deres frigjøring i blodet ved hjelp av eksocytose.

Referanser

CORDIS | EU-kommisjonen . (2013). CORDIS. https://cordis.europa.eu/article/id/151139-fundamental-mechanisms-of-exocytosis/en

Megías, MPM (2020, 6. april). Cellen. 5. Vesikulær trafikk. eksocytose. Atlas over plante- og dyrehistologi. https://mmegias.webs.uvigo.es/5-celulas/5-exocytosis.php

Nofal, S. (2007, 7. februar). Grunnede vesikler kan skilles fra dokkede vesikler ved å analysere mobiliteten deres . Journal of Neuroscience. https://www.jneurosci.org/content/27/6/1386

Pizarro D., J. (2013). Mekanisme for eksocytose av insulingranulat . MCU. https://1library.co/article/mecanismo-de-exocytosis-de-los-gr%C3%A1nulos-de-insulina.qogendmz

Betydningen av eksocytose . (2017, 17. november). Betydninger. https://www.meanings.com/exocytosis/

Teknologinettverk. (2020, 18. mai). Endocytose og eksocytose: forskjeller og likheter . https://www.technologynetworks.com/immunology/articles/endocytosis-and-exocytosis-differences-and-similarities-334059