Exocytosis (Italiano)

Neuron A (transmitting) to neuron B (receiving)
1. Mitochondrion
2. synaptic vesicle with neurotransmitters
3. Autoreceptor
4. Synapse with neurotransmitter released (serotonin)
5. Postsynaptic receptors activated by neurotransmitter (induction of a postsynaptic potential)
6. Calcium channel
7. Exocytosis of a vesicle
8., Neurotrasmettitore ricatturato

L’esocitosi è il processo mediante il quale una cellula confeziona materiali in vescicole secretorie legate alla membrana all’interno della cellula e dirige queste vescicole secretorie a fondersi con la membrana cellulare (membrana plasmatica), rilasciando i materiali confezionati nello spazio esterno. Queste vescicole legate alla membrana possono contenere macromolecole (come le proteine solubili) da secernere nell’ambiente extracellulare, così come proteine di membrana e lipidi che vengono inviati a diventare componenti della membrana cellulare.,

La funzione dell’esocitosi è l’opposto dell’endocitosi in cui le cellule ingeriscono materiale dall’esterno della cellula racchiudendolo con una porzione della loro membrana cellulare e portandolo nella cellula in una vescicola legata alla membrana.

L’esocitosi è un processo fondamentale per una cellula per mantenere l’omeostasi e per adempiere alle sue funzioni., Da un lato, una cellula ha bisogno di spostare materiali intracellulari alla membrana plasmatica per la funzione individuale del proprio benessere della cellula, come fornire proteine per rafforzare il rivestimento cellulare o per il mantenimento della membrana plasmatica e per rimuovere tossine e materiali di scarto. D’altra parte, la cellula produce materiali per la più grande funzione di fornire benefici ai componenti extracellulari dell’organismo multicellulare, come i nutrienti per altre cellule o le molecole di segnalazione per l’attività neuronale., Tutti questi materiali vengono spostati dal processo di esocitosi dall’interno della cellula alla membrana cellulare, dove si fondono e quindi possono essere trasportati all’esterno.

Ad esempio, un enzima digestivo deve essere spostato dall’interno di una cellula all’esterno per fornire la sua funzione di degradare le particelle di cibo. Allo stesso modo, l’insulina ormonale viene posta in vescicole secretorie in una cellula e spostata verso l’esterno dove può entrare nel flusso sanguigno e fornire la sua funzione per altre cellule, inducendole a prendere il glucosio dal sangue.,

Panoramica

Illustrazione di un assone che rilascia dopamina.

Mentre piccole molecole polari possono passare dalla cellula attraverso la membrana plasmatica, le macromolecole, come le proteine, non possono passare direttamente attraverso la membrana plasmatica a causa delle loro dimensioni o della loro natura idrofila. L’esocitosi è un mezzo, che coinvolge il trasporto vescicolare, per le macromolecole prodotte dalla cellula per spostarsi dove dove sono necessarie al di fuori della cellula.,

L’esocitosi è un processo di fusione, che coinvolge la formazione sequenziale di vescicole delimitate dalla membrana con il prodotto cellulare e quindi la fusione di questa vescicola legata alla membrana con la membrana cellulare. La fusione delle regioni originariamente separate del doppio strato lipidico comporta almeno due passaggi fondamentali, l’aderenza a doppio strato, per cui i due doppi strati entrano in stretta apposizione e l’unione a doppio strato, per cui si fondono (Alberts et al. 1989).,

Ad esempio, affinché l’insulina venga secreta attraverso la membrana plasmatica, le molecole di insulina, dopo la creazione, sono confezionate in vescicole secretorie specializzate delimitate dalla membrana. In risposta ai segnali provenienti dall’esterno della cellula, le vescicole secretorie si spostano verso la membrana plasmatica, si fondono (aderiscono e si uniscono) e quindi si aprono allo spazio esterno della cellula, rilasciando l’insulina all’esterno dove è necessaria (Alberts et al. 1989).

All’interno della cellula, le macromolecole nelle vescicole sono impedite dalla miscelazione con gli organelli e altre macromolecole nel citoplasma., Si fondono solo con una membrana specifica, portando a un trasferimento diretto.

Il processo di esocitosi può spostare macormolecole per vari scopi. Le vescicole secretorie possono trasportare nuovi componenti per la membrana plasmatica dall’apparato di Golgi alla membrana plasmatica, dove rimarranno nella membrana plasmatica. Possono anche trasportare molecole progettate per essere espulse dalla cellula ma per aderire alla superficie cellulare e diventare parte del rivestimento cellulare. Alcune macromolecole escrete possono essere incorporate nella matrice extracellulare., E alcune vescicole secretorie possono trasportare macromolecole da espellere dalla cellula per diffondersi nel sangue o nel liquido interstiziale per segnalare o nutrire altre cellule o per la rimozione di prodotti di scarto e tossine (Alberts et al. 1989).

Exocytyosis (ek-soh-sy-TOH-sis) deriva dal greco Ἀξω, che significa “esterno”, e κύτος, che significa “cellula.”

Due vie di esocitosi

Negli organismi multicellulari, ci sono due tipi di esocitosi:1) Ca2+ attivato non costitutivo (regolato) e2) non Ca2+ attivato costitutivo.

Via costitutiva della secrezione., Questa via coinvolge proteine che vengono continuamente secrete dalle cellule in cui sono fatte, trasportate prontamente alla membrana plasmatica dopo essere state confezionate nelle vescicole di trasporto legate alla membrana (Alberts et al. 1989). L’esocitosi costitutiva viene eseguita da tutte le cellule e serve al rilascio di componenti della matrice extracellulare, o semplicemente alla consegna di proteine di membrana appena sintetizzate che sono incorporate nella membrana plasmatica dopo la fusione della vescicola di trasporto.

Percorso di secrezione regolato., Questa via coinvolge proteine e / o piccole molecole che vengono immagazzinate nelle vescicole e si fondono solo con la membrana plasmatica dopo che un segnale extracellulare innesca la cellula. A differenza della via costitutiva, la via regolamentata si trova principalmente nelle cellule specializzate per secernere rapidamente i loro prodotti (ormoni, neurotrasmettitori, enzimi digestivi) su richiesta., In queste cellule secretorie, il segnale extracellulare è spesso un messaggero chimico (come un ormone) e l’attivazione dei recettori genera vari segnali intracellulari, incluso un aumento transitorio della quantità di Ca2+ libero nel citosol. Questi segnali iniziano l’esocitosi, portando alla fusione delle vescicole secretorie con la membrana plasmatica e al rilascio dei prodotti nello spazio extracellulare (Alberts et al. 1989).

L’esocitosi nelle sinapsi chimiche neuronali è attivata da Ca2+ e serve alla segnalazione interneuronale.,

Passaggi

Cinque passaggi sono coinvolti nell’esocitosi:

Traffico di vescicole

Alcuni passaggi di traffico di vescicole richiedono la traslocazione di una vescicola su una distanza significativa. Ad esempio, è probabile che le vescicole che trasportano le proteine dall’apparato di Golgi alla superficie cellulare utilizzino proteine motorie e una traccia citoscheletrica per avvicinarsi al loro obiettivo prima che il tethering sia appropriato. Sia l’actina-che il citoscheletro a base di microtubuli sono implicati in questi processi, insieme a diverse proteine motorie., Una volta che le vescicole raggiungono i loro obiettivi, entrano in contatto con fattori di tethering che possono trattenerli.

Tethering vescicolare

È utile distinguere tra il tethering iniziale e sciolto delle vescicole con i loro bersagli dalle interazioni di imballaggio più stabili. Il tethering comporta collegamenti su distanze superiori a circa la metà del diametro di una vescicola da una data superficie della membrana (>25 nm). È probabile che le interazioni di tethering siano coinvolte nella concentrazione delle vescicole sinaptiche nella sinapsi.,

Docking Vescicle

Il termine docking si riferisce alla tenuta di due membrane all’interno di un doppio strato di distanza l’una dall’altra (< 5-10 nm). Docking stabile rappresenta probabilmente diversi distinti, stati molecolari: Le interazioni molecolari alla base della stretta e stretta associazione di una vescicola con il suo bersaglio possono includere i riarrangiamenti molecolari necessari per innescare la fusione a doppio strato. Una caratteristica comune di molte proteine che funzionano nel tethering e nell’attracco della vescicola è la loro propensione a formare strutture a spirale altamente estese., Il tethering e l’attracco di una vescicola di trasporto sulla membrana bersaglio precedono la formazione di un complesso di SNARE a nucleo stretto.

Priming vescicola

In esocitosi neuronale, il termine priming è stato utilizzato per includere tutti i riarrangiamenti molecolari e proteine ATP-dipendenti e modifiche lipidiche che avvengono dopo l’attracco iniziale di una vescicola sinaptica, ma prima esocitosi, tale che l’afflusso di ioni calcio è tutto ciò che è necessario per innescare il rilascio quasi istantaneo neurotrasmettitore., In altri tipi di cellule, la cui secrezione è costitutiva (cioè continua, indipendente dallo calcium calcio, non innescata) non vi è alcun innesco.

Fusione della vescicola

La fusione della vescicola è guidata da proteine RULLANTI ed è il processo di fusione della membrana della vescicola con quella target con conseguente rilascio di grandi biomolecole nello spazio extracellulare (o nel caso di neuroni nella fessura sinaptica).

La fusione delle membrane donatore e accettore svolge tre compiti:

• La superficie della membrana plasmatica aumenta (dalla superficie della vescicola fusa)., Questo è importante per la regolazione delle dimensioni delle cellule, come durante la crescita cellulare.
• Le sostanze all’interno della vescicola vengono rilasciate all’esterno. Questi potrebbero essere prodotti di scarto o tossine, o molecole di segnalazione come ormoni o neurotrasmettitori durante la trasmissione sinaptica.
• Le proteine incorporate nella membrana della vescicola fanno ora parte della membrana plasmatica. Il lato della proteina che era rivolto verso l’interno della vescicola ora è rivolto verso l’esterno della cellula. Questo meccanismo è importante per la regolazione dei recettori transmembrana e dei trasportatori.,