Endocitikus ciklus - Endocytic cycle
Az endocitózis teljes ciklusát plusz exocitózist endocitikus ciklusnak nevezzük . A legtöbb állati sejt felszíni plazmamembránjainak egy részét bevonja egy endocitózisnak nevezett folyamatba . Az endocitózis fő útja a bevont gödör, amely egy sejtbe rügybe lép, hogy egy citoplazmatikus hólyagot képezzen - klatrinnal bevont hólyagot . Az így internalizált membránt egy intracelluláris organellus sorozatában dolgozzák fel, amely magában foglalja az endoszómákat és a lizoszómákat . Ennek a membránnak egy része az exocitózisnak nevezett folyamat révén visszatér a sejt felületére .
Az endocitikus ciklus döntő jelentőségű az egyes sejtek és többsejtű organizmusok túlélésében.
tartalom
LDL anyagcsere
Az alacsony sűrűségű lipoprotein ( LDL ) a májban származik, és a véráram révén a test körül szállítja. Onnan más sejtek, például fibroblasztok , felveszik és lebontják őket: ez biztosítja a koleszterin forrását e többi sejt növekedéséhez. A vérben levő LDL kötődik a fibroblasztok felszínén lévő LDL receptorokhoz ; ezek a receptorok bevont gödrökben koncentrálódnak (körülbelül 200-szorosak, mint itt koncentrálódnak, mint a sejt plazmamembránjának többi része mentén), és internalizálódnak, amikor a gödör bevont vezikulássá válik. Az LDL-receptor útvonala a sejtben bonyolult, ám kevés időt tölt azzal. Egy percen belül felszabadította LDL-teherét és exocitózissal visszatért a sejt felületére. Most már készen áll az LDL utólagos tisztítására.
Az ateroszklerózisban magas a vér LDL-szintje a vérben, és a betegséggel társul; az endocitikus ciklus az LDL csökkentése révén fogyasztja. Ez hasznos lehet vagy nem használható az LDL megnövekedett szintjének szabályozásában, bár ennek korlátozása lehet, vagy extra LDL molekulák jelenlétében egyáltalán nem növekszik.
Transferrin receptor
A Transferrin egy plazmafehérje, amely képes vasionokkal kombinálni: Ez a hordozó, amellyel a vas a test körül hordozódik. A szabad vasionok mérgezőek; de a sejteknek vasra van szükségük sok fehérje felépítéséhez, beleértve a citokrómot és a hemoglobint . A vasionok a vérben szorosan kapcsolódnak a transzferrinhez, mint ferritranszferrin. Az osztódó sejtek, amelyeknek szükségük van a vasra, úgy kapják meg, hogy a ferritranszferint a felületükön lévő transferrin receptorokhoz kötik. Ezeknek a receptoroknak nagy affinitása van a bevont gödrökkel szemben is. Az LDL-receptorhoz hasonlóan a transzferrinreceptor bevont vezikulumba internalizálódik. A vas felszabadul a sejtben, és a receptor visszatér a sejt felületére. Úgy tűnik, hogy a receptor által a sejtben megtett út eltér az LDL receptor útjától, mivel körülbelül 10 percig tart, mielőtt exocitózist végeznek.
Szinapszis funkció
Az idegsejtek közötti impulzusokat a két sejt közötti kereszteződésen átadott neurotranszmitterek engedik át, egy szinapszisnek nevezett régiót. Ezt a felszabadulást a preszinaptikus terminális exocitózis váltja ki . A vezikula tele távadó, acetilkolin (például), a preszinaptikus terminális biztosítékok a szomszédos plazmamembrán és ezáltal felszabadítja a tört acetilkolin a szinaptikus térben. Az acetilkolin itt gyorsan lebomlik, de mielőtt ez megtörténik, aktiválja az posztszinaptikus terminálon lévő acetilkolin receptorokat és elektromos impulzust vált ki abban a cellában. Az presinaptikus terminálishoz hozzáadott membránt endocitózissal nyerjük vissza, és újrahasznosítottuk, hogy friss vezikulumokat képezzünk, amelyek tele vannak neurotranszmitterrel, készen állva a posztszinaptikus gerjesztés újabb ciklusára.
Így az idegrendszer működése függ ezen endocitikus ciklustól. Ennek a függőségnek a példája a gyümölcslegyekben található. Az endocitózishoz szükséges kulcsfehérje a dinamin : Segít egy bevont gödör berakódásában a sejtekbe egy bevont hólyag képződéséhez. A dinamin génben olyan mutációk léteznek, amelyekben a dinamin fehérje aktivitása normál feletti hőmérsékleteken elveszik (légy esetén): Ezek hőmérséklet-érzékeny mutációk. Az ilyen mutáns legyeknek megvan az a tulajdonsága, hogy amikor a legyet a normál 22 ° C-ról 30 ° C-ra hozzák, a dinamin funkció elveszik. Amikor azonban a legyeket 22 ° C-ra hűtjük, akkor ismét megkapjuk. Más szavakkal, ezekben a mutáns legyekben az endocitikus ciklus 30 ° C-on kikapcsolható, és hűtés útján kapcsolható be. Megfigyelhető az, hogy a 30 ° C-ra történő felmelegedésen belül néhány másodperc alatt a gyümölcslegyek megbénulnak: leesnek a levegőből, és halottnak tűnnek. Hűtéskor lassan felkelnek, összepattannak a szárnyukkal és elrepülnek. Az endocitikus ciklust drasztikus hatásokkal ideiglenesen felfüggesztették.
Nem polarizált és polarizált endocitikus ciklusok
Nem polarizált sejtek
Az állati sejtek, például a fibroblasztok, ahogyan a laboratóriumban tenyésztették, általában helyhez kötöttek; nőnek és szétválnak, de ritkán mozognak. Normális endocitikus ciklusuk van: a bevont gödrök véletlenszerűen „belépnek” a sejt egész felületéből, és a visszatérő membránt a sejt felületén exocytosizálják, szintén véletlenszerűen.
Polarizált sejtek
A mozgó sejtek, például a fibroblasztok, meglehetősen eltérően vannak elrendezve. A bevont gödrökön végbemenő endocitózis, mint az álló sejtekben, véletlenszerűen történik. A mozgékony sejtekben azonban az exocitózis a sejt elején fordul elő: Itt állnak mind az LDL-, mind a transzferrin-receptorok a sejt belsejéből, és visszatérnek a sejt felületére. Mivel az endocitózis (véletlenszerűen a sejt felületén) és az exocitózis helyei (a sejt elülső szélén) térben el vannak választva, ebből következik, hogy (a sejt összefüggésében) a membrán áramlik elölről hátulról.
Ennek a polarizált endocitikus ciklusnak a következményei mélyek:
• Úgy gondolják, hogy a cella elejére felvitt membrán biztosítja a felületet ahhoz, hogy a cella előrehaladjon, miközben mozog.
• A bizonyítékok azt mutatják, hogy a sejt felületén azok a molekulák, amelyek a sejt lábaként viselkednek - az integrinek , amelyek a sejtet az aljzathoz rögzítik - szintén endocitozizálhatók és a sejten át szállíthatók. Ily módon friss adhéziós helyek (lásd a sejtek adhézióját ) kerülnek a cella elülső oldalára.
• A membrán elölről hátulról történő áramlása nem az átlagos plazmamembránfehérjék áramlása: A belső membrán a plazmamembránfehérjék részhalmaza, mint például az LDL vagy transzferrin receptorok és a lipid kettős réteg, amelyben ülnek. Ezek az újrahasznosító molekulák a sejt elülső felületén jelennek meg és körülbelül addig diffundálnak, hátra sodródnak, amíg egy bevonatú gödörbe visszafogják őket, és a cellán keresztül visszajuttatják az elejére. Más fehérjék nem vesznek részt ebben a ciklusban: Ennélfogva a lipid kettős réteg lassú visszafelé történő áramlását tapasztalják meg, amelyben tartózkodnak. Tehát két különböző hatásnak vannak kitéve: (a) hajlamosak visszahúzódni ebben a lipid-áramlásban, és (b) hajlamosak véletlenszerűen randomizálni a sejtfelszínen való eloszlását Brown-mozgás által . A számítás azt mutatja, hogy a nem ciklikus fehérjéknél a diffúzió a legfontosabb befolyás, így ezeknek a molekuláknak várhatóan majdnem véletlenszerű eloszlása lesz a sejt felületén. Ha azonban egy nagy tárgyat rögzítenek a cella felületére, amely nem tudott diffundálni az áramlással szemben, akkor azt várhatóan visszahúzza az áramlás a cella hátsó vége felé. Valójában jelöli ezt az áramlást. Ez az oka annak, hogy egy mozgó sejt hátsó felületéhez kapcsolódó szén részecskék, vagy a felszíni fehérjék aggregátumai miért mozognak a sejt hátulján. Ezt a folyamatot nevezik sapka kialakulása .
További támogatás E rendszer származik tanulmány élesztősejtek ( S. cerevisiae ), amely mennek keresztül egy primitív forma mozgása nevezett shmooing (miután Al Capp „s shmoo ). A gyorsan cirkuláló protein várhatóan a legkoncentráltabban koncentrálódik egy ilyen sejt shmoo csúcsa közelében, míg a nem ciklikus fehérje várhatóan enyhén visszafelé söpör. Mindkét eloszlást megfigyelték ugyanazon fehérjék ciklikus és nem ciklikus variánsai esetében az élesztősejtek plazmamembránjában, amint azok shmoo-ként megjelennek.
• A sejt molekuláris lábai (általában integrinek), amikor a szubsztrátumhoz kapcsolódnak, nem képesek diffundálni. Mint minden más makroszkopikus tárgy, amely a lipidáramban ül, így ezeket hátra tolják. Ugyanakkor nem mozoghatnak hátra (a rögzített szubsztrátumhoz kapcsolódnak) és ezért előre tolják a cellát. Ez a szubsztrátummal szemben kifejtett erő lehet, amely lehetővé teszi a sejtek előrehaladását.
• Úgy gondolják, hogy a polarizált endocitikus ciklusok más sejtkörnyezetben léteznek, de ezekre vonatkozó bizonyítékok jelenleg kevésbé világosak.