Eksositosis adalah: Jenis, proses, contoh

Eksositosis adalah transportasi dan fusi vesikula sekretori dengan membran plasma dan ruang ekstraseluler. Ada tiga jalur eksositosis yang mengantarkan vesikel ke membran plasma.

Eksositosis (dari bahasa Yunani ἔξω exo: keluar dan κύτος cito: wadah) adalah proses yang tahan lama dan menghabiskan energi di mana sel mengarahkan isi vesikel sekretorinya keluar dari sel (ke ruang ekstraseluler), dengan penggabungan dari membrannya dengan membran sitoplasma dan pengusiran konten vesikuler ke luar.

Selama proses eksositosis tersebut, Apparatus Golgi memainkan peran kunci, karena bahan yang ditujukan untuk eksositosis dielaborasi dan dikemas olehnya. Demikian juga, melalui vesikel ketika mereka dilengkapi dengan neurotransmitter, mereka berakumulasi membentuk kontingen dari cadangan, di mana mereka tetap bergerak sampai sinyal untuk mendekati membran plasma eukariotik mengaktifkan mereka untuk membentuk kontingen vesikel siap untuk berdifusi ke dalam lingkungan seluler eksternal.

Vesikula terikat-membran ini mengandung protein larut untuk disekresikan ke dalam media ekstraseluler, serta protein dan lipid yang dikirim untuk menjadi komponen struktural membran. Namun, mekanisme sekresi isi intravesika di luar sel sangat berbeda dari penggabungan ke dalam membran sel saluran ion, molekul pemberi sinyal, atau reseptor. Sementara fusi membran lengkap diperlukan untuk daur ulang membran dan penggabungan ke dalam membran sel saluran ion, molekul pemberi sinyal, atau reseptor, untuk sekresi seluler tidak ada fusi vesikula sementara dengan membran. sel dalam proses yang disebut exocytosis, pembuangan isinya di luar sel.

Ini menunjukkan bahwa selama proses sekresi, hanya sebagian dari isi vesikular yang dapat meninggalkan sel. Ini hanya mungkin terjadi jika vesikel sementara membentuk kontinuitas dengan membran plasma sel, mengeluarkan sebagian isinya, kemudian membongkar, menyegel kembali, dan mengunci sitosol (endositosis). Dengan cara ini, vesikel sekretori dapat digunakan kembali untuk putaran exo-endositosis berikut ini, sampai benar-benar kosong dari isinya, yaitu, proses-proses exocytocis dan endocytosis harus menjaga keseimbangan satu sama lain, karena dengan cara ini permukaan membran plasma dan volume sel mungkin tetap konstan

Di setiap sel ada keseimbangan antara endositosis dan eksositosis untuk mempertahankan struktur membran plasma dan mencegah hilangnya volume sel.

Neuron A (pemancar) ke neuron B (reseptor) 1. Mitokondria 2. Vesikula sinaptik dengan neurotransmiter 3. Autoreseptor 4. Sinaps dengan neurotransmitter yang dikeluarkan (serotonin) 5. Reseptor post-sinaptik diaktifkan oleh neurotransmitter (induksi potensi postsinaptik) 6. saluran kalsium 7. Eksositosis vesikel 8. Neurotransmitter yang ditangkap kembali.

Pengertian

Eksositosis adalah operasi proses seluler universal pada tumbuhan, protozoa, invertebrata dan vertebrata. Ini penting untuk diferensiasi dan fungsi sel, dan sangat tergantung pada konstitusi molekul dan sitomorfologi.

Awalnya, eksositosis merujuk secara sempit pada pelepasan produk sel secara ekstraseluler dan disebut sekresi, ekositosis, atau emiositosis. Umumnya, produk sekresi dibatasi secara intraseluler dalam cairan atau vesikel granula penyimpanan yang menyatu dengan plasmalemma, dan istilah eksositosis dapat merujuk secara ketat pada langkah ekstrusi vesikular utama, atau dapat diperluas untuk mewujudkan seluruh jalur anterograde fungsional dari tempat sintesis ke plasmalemmal fusi, terlepas dari konten vesikular atau komposisi membran dan apakah produk granular dilepaskan secara ekstraseluler di samping penyisipan membran ke dalam plasmalemma.

Eksositosis ditemukan di semua sel, jalur sekretori konstitutif beroperasi terus menerus untuk memberikan lipid dan protein membran yang baru disintesis, dan protein sekretor yang larut dari jaringan Golgi langsung ke membran plasma.

Eksositosis yang diatur ditemukan dalam sel-sel khusus yang berperan untuk mengeluarkan muatan spesifik, seperti hormon, neurotransmiter atau enzim. Dalam sel-sel ini, vesikel sekretori menumpuk dan memusatkan muatan mereka melalui proses pergerakan retrograde melalui Golgi.

Setelah vesikel dimuat ke konsentrasi yang benar, vesikel diangkut melalui jalur sitoskeleton di dekat lokasi sekresi (mis. Sinaps dalam neuron) untuk menunggu sinyal melebur dan melepaskan isinya. Jalur pemilahan ketiga melibatkan fusi lisosom dengan membran plasma. Eksositosis lisosom ini dapat menghasilkan membran ekstra untuk perbaikan, mengeluarkan puing-puing yang tidak tercerna keluar dari sel, dan mengeluarkan muatan seperti pigmen.

Eksositosis menggambarkan pergerakan protein tertentu dari retikulum endoplasma kasar (REk) ke tujuan akhir mereka baik di dalam vakuola atau lisosom, dimasukkan ke dalam membran plasma, atau disekresikan keluar dari sel. Mekanika seluler dari pergerakan protein dari RER dan melalui kompleks Golgi, masih menjadi topik perdebatan.

Tiga jalur eksositosis

Gambar contoh dari tiga jalur eksositosis: Jalur sekretori konstitutif (panah oranye) secara langsung mengirimkan lipid dan protein membran segar ke membran sel. Jalur yang diatur (panah hijau) digunakan untuk muatan khusus seperti hormon dan neurotransmiter. Lalu lintas vesikel sekretori dan menumpuk di membran, di mana mereka menunggu sinyal untuk rilis. Jalur lisosomal langsung mengangkut kargo ke membran (panah merah), atau mencerna dan mengeluarkan puing-puing keluar dari sel (panah merah muda).

Pada sebagian besar sel, vesikel diangkut sepanjang jalur mikrotubulus menggunakan motor kinesin atau dinein menuju mikrotubulus plus atau minus, masing-masing. Namun, vesikel juga dapat diperdagangkan di sepanjang sitoskeleton aktin menggunakan motor miosin II dan miosin V. Cakap silang antara jaringan aktin dan mikrotubulus juga memengaruhi pergerakan vesikel sekretori, dengan penelitian terbaru menunjukkan bahwa RhoA, dan efektor hilirnya, nukleator aktin formin mDia1 sebagai pengatur utama mobilitas vesikel di sepanjang jalur mikrotubulus.

Setelah vesikel telah diperdagangkan ke lokasi yang benar, langkah selanjutnya adalah menambatkan dan memasangkannya dengan membran plasma, diikuti oleh fusi membran. Langkah-langkah ini dikatalisis oleh GTPase kecil dari keluarga Rab, ef terkait Rab dan protein SNARE. Dalam fusi penuh-runtuh klasik, ketika vesikel menyatu dengan membran plasma dua bilayers lipid bergabung, vesikel melepaskan isinya, mendatar dan menjadi dimasukkan ke dalam membran sel. Fusi non-klasik melibatkan vesikel yang berfusi sementara dengan membran, melepaskan isinya, dan mulai tumbuh dengan cepat. Jalur sentuhan dan lari ini ditandai dengan penggunaan kembali dan daur ulang vesikel dan sering diamati dalam sinapsis neuron.

Fungsi

Eksositosis adalah peristiwa lalu lintas membran penting yang menengahi sekresi konten protein intraseluler seperti hormon dan neurotransmiter serta penggabungan protein membran dan lipid ke domain spesifik membran plasma. Sebagai proses biologis sel yang mendasar, eksositosis sangat penting untuk pertumbuhan sel, komunikasi sel-sel, dan pembentukan polaritas sel.

Eksositosis adalah peristiwa lalu lintas membran penting yang menengahi sekresi konten protein intraseluler seperti hormon dan neurotransmiter serta penggabungan protein membran dan lipid ke domain spesifik membran plasma. Sebagai proses biologis sel yang mendasar, eksositosis sangat penting untuk pertumbuhan sel, komunikasi sel-sel, dan pembentukan polaritas sel. Untuk sebagian besar sel eukariotik, eksositosis terpolarisasi. Kompleks multiprotein, dinamakan eksokista, diperlukan untuk eksositosis terpolarisasi dari ragi ke mamalia. Eksokista terdiri dari delapan komponen: Sec3, Sec5, Sec6, Sec8, Sec10, Sec15, Exo70, dan Exo84. Mereka dilokalisasi ke situs eksositosis aktif, di mana mereka memediasi penargetan dan penambatan vesikel sekretori post-Golgi untuk fusi membran berikutnya. Di sini kami meninjau kemajuan yang dibuat dalam pemahaman eksokista dan perannya dalam eksositosis terpolarisasi.

Mekanika eksositosis dan sel

Untuk menghindari beberapa peristiwa eksositosis penuh-runtuh yang mengganggu ukuran atau bentuk sel, endositosis dengan cepat menghilangkan dan mendaur ulang komponen vesikel dari membran. Namun, daur ulang dan pengiriman membran ini oleh eksositosis dapat digunakan oleh sel untuk memperbesar area membran dan permukaan selama perubahan bentuk sel. Ini sangat relevan untuk sel-sel yang mengalami tekanan mekanis, yang terjadi selama proses seperti sitokinesis, fagositosis dan dalam perbaikan luka.

Jenis eksositosis

Eksositosis yang teregulasi harus dibedakan dari eksositosis konstitutif dimana sel-sel secara kontinyu mengangkut elemen-elemen membran dan protein ke membran plasma. Namun, ada banyak langkah di mana kedua mekanisme ini sama.

Asal vesikel konstitutif dan diatur. Kedua jenis vesikel berbagi langkah yang sama dari pembentukannya di tingkat retikulum endoplasma dan kompartemen yang berbeda dari aparatus Golgi di tingkat tubuh sel.

Vesikel ini dapat mengelilingi virus, yang nantinya akan dikeluarkan setelah mencapai membran sitoplasma, meninggalkan DNA di dalam sel.

Eksositosis  teregulasi

Ini terjadi pada sel-sel yang fungsi utamanya adalah sekresi. Sekresi yang diatur memerlukan adanya vesikel penyimpanan yang dilapisi dengan protein clathrin, yang kandungannya hanya dilepaskan setelah dimulainya proses pensinyalan ekstraseluler.

Melalui eksositosis yang teregulasi, molekul dilepaskan yang melakukan pencernaan seluler atau memengaruhi fisiologi sel-sel terdekat lainnya (efek paracrine).

Vesikel sekresi yang diatur tidak secara alami mengikat ke membran plasma tetapi membutuhkan pensinyalan ekstraseluler, yang diberikan oleh peningkatan konsentrasi kalsium, serta ATP dan GTP untuk dapat melebur ke membran.

Eksositosis konstitutif

Ini dibuat di hampir semua sel dan bertanggung jawab untuk mengeluarkan molekul untuk membentuk bagian dari matriks ekstraseluler atau untuk memindahkan molekul dari vesikel untuk beregenerasi ke membran plasma itu sendiri melalui proses reproduksi, perpindahan dan fusi vesikel terus menerus tergantung pada keadaan fisiologis. disajikan oleh sel.

Asal vesikel konstitutif dan teregulasi.

Kedua jenis vesikel berbagi langkah yang sama sejak pembentukannya pada tingkat retikulum endoplasma dan kompartemen yang berbeda dari badan Golgi. Mereka kemudian diangkut ke terminal di mana mereka bergabung dengan kompartemen spesifik dari retikulum atau membran plasma.  Vesikel teregulasi akan dimasukkan ke dalam kompartemen spesifik dari area aktif (sinapsis dalam kasus neuron) untuk dilepaskan oleh rangsangan spesifik. Vesikel teregulasi dapat diklasifikasikan menurut ukuran dan isinya menjadi vesikel sinaptik kecil (SSV) dan vesikel padat, besar (LDCV). Vesikel SSV kecil dapat didaur ulang di endosom awal di tingkat terminal, yang membuat pembentukan dan penggunaan vesikel jenis ini lebih cepat dan lebih lama.

Fusi vesikula

Fusi vesikula dilakukan oleh kompleks protein (disebut SNARE) yang menggabungkan membran vesikel dengan target, sehingga menghasilkan pelepasan biomolekul besar di ruang ekstraseluler (atau dalam celah sinaptik neuron) .

Fusi vesikel donor dan membran penerima dilakukan dalam tiga tahap: a) Permukaan membran plasma meningkat (oleh permukaan vesikel leburan). Ini penting untuk pengaturan ukuran sel, misalnya selama pertumbuhan sel

Eksositosis neurotransmiter pada sinapsis neuron

b) Zat di dalam vesikel dilepaskan di luar. Zat-zat ini bisa berupa limbah, racun, atau molekul pemberi sinyal seperti hormon (atau neurotransmiter selama transmisi sinaptik).

c) Protein yang tertanam dalam membran vesikel sekarang menjadi bagian dari membran plasma. Sisi protein yang menghadap bagian dalam kantong empedu sekarang menghadap bagian luar sel. Mekanisme ini penting untuk pengaturan reseptor dan pengangkut transmembran

Proses Eksositosis

Prose eksositosis memiliki lima langkah:

  • Transpor Vesikel: Aktin dan mikrotubulus terlibat dalam proses ini, vesikel bergerak jarak yang signifikan untuk mendekati membran plasma, sebelum penyatuan mereka.
  • Tautan vesikel: Tautan vesikel melibatkan jarak ke permukaan membran lebih dari setengah diameter vesikel (> 25nm). Itu harus dibedakan dari fusi kantung.
  • Pengikatan vesikel: Pemeliharaan dua membran dalam jarak kurang dari 5-10 nm.
  • Persiapan vesikula: Merupakan semua perubahan posisi molekul, protein yang bergantung pada ATP, dan modifikasi lipid yang terjadi setelah pengikatan awal vesikula sinaptik, tetapi sebelum sekresi, sehingga aliran ion kalsium adalah diperlukan untuk menyebabkan pelepasan neurotransmiter hampir secara instan. Dalam tipe sel lain, sekresi yang bersifat konstitutif (yaitu, kontinu, independen dari ion kalsium) tidak ada persiapan sebelumnya.
  • Fusi vesikula: Hal ini dilakukan oleh kompleks protein (disebut SNARE) yang menggabungkan membran vesikula dengan target, menghasilkan pelepasan biomolekul besar di ruang ekstraseluler (atau, dalam kasus neuron, dalam celah sinaptik). Ini dilakukan dalam tiga tahap: a) Permukaan membran plasma meningkat (oleh permukaan vesikel leburan). b) Zat di dalam kantong empedu dilepaskan di luar. c) Protein yang tertanam dalam membran kandung empedu sekarang menjadi bagian dari membran plasma.

Contoh Eksositosis

  • Pelepasan protein dari matriks ekstraseluler.
  • Insulin eksositosis dalam sel beta pankreas.
  • Sekresi neurotransmitter dalam celah sinaptik melalui vesikula sinaptik. Neurotransmitter memungkinkan komunikasi antar sel dan dilepaskan dari akson saraf dan hanya di neuron dopaminergik.
  • Sekresi insulin dan glukagon dalam pankreas, hormon-hormon ini disimpan dalam vesikel yang akan mengeluarkan mereka dengan eksositosis ketika mereka telah distimulasi untuk melakukannya.



Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *