Egzocyt.doc

FUZJA BŁON I EGZOCYTOZA

Rodzaje fuzji:

              fuzja endoplazmatyczna - polega na łączeniu się cytoplazmatycznych blaszek błony. Występuje podczas wewnątrzkomórkowego przepływu błon, egzocytozy oraz przekazu synaptycznego;

              fuzja ektoplazmatyczna - gdy łączą się zewnętrzne blaszki błony. Występuje podczas fuzji plemnika z kom. jajową, podczas tworzenia syncytiów czy podczas infekowaniu komórek  przez obłonione wirusy.

Fuzja błon

Fzja pęcherzyka z błoną docelowącową  wymaga spełnienia specyficznych warunków:

- odkrycia pęcherzyka, (zrzucenie okrywy), co związane jest z przejściem kompleksu   ARF-GTP do formy ARF-GDP poprzez hydrolizę GTP

- dopasowania pomiędzy białkami adresowymi w błonie pęcherzyka (wyeksponowanymi po jego odkryciu) a ich receptorami w blonie docelowej:

P              v-SNAREs  (błony pęcherzyka) np.: synaptobrewina

P     t-SNAREs (błony  docelowej) np.: syntaksyna

- utworzenie kompleksu z udziałem:

ª              białka cytozolowego NSF[1] (N-ethyl maleimide Sensitive Factor)

ª              białek cytozolowych SNAP(s) (Small NSF Associated Proteins)

Etapy fuzji błon:

1.      Sama fuzja poprzedzona jest wstępnym „przyczepieniem pęcherzyka do błony docelowej.

2.      Pęcherzyk dopływa do błony i jest rozpoznawany dzięki reakcji między odpowiednimi białkami SNAREs. SNAREs błony docelowej mogą reagować z kilkoma typami SNAREs pęcherzykowych.

Segregacja zawartości pęcherzyków. wydzielnicznych ( w TGN)

Wydzielina pobierana jest do pęcherzyków w TGN w sposób wysoce selektywny. Jej składniki muszą  najpierw zostać oddzielone od pozostałej zawartości wnętrza. cystern diktiosomu (np. w cysternach diktiosomów komórek zewnątrzwydzielniczych trzustki występuje 16 różnych składników). W różnych komórkach. występują różne skladniki wydzieliny, które jednak rozpoznawane są przez podobne usiarczanowane białka towarzyszące sekretograniny (chromograniny)  wśród  których poznano trzy typy. Ich cechą wspólną jest to, że  podlegają  procesowi usiarczanowania w ap. Golgiego W związku z tym białka te mają charakter polianionów. Wydzieliny o charakterze:

ò              zasadowym- agregują na sekretograninach bezpośrednio

ò              kwaśnym- agregują na sekretograninach za pośrednictwem przyłączonych wcześniej kationów

Kompleksy wydzieliny z chromograninami mogą być następnie rozpoznawane i pobierane do pęcherzyka.

Dojrzewanie wydzieliny:

W wakuolach zagęszczających kontynuowane są pewne procesy zachodzące w aparacie   Golgiego a także zachodzą zjawiska dodatkowe.

1.Kontrolowana proteoliza białek, lub peptydów wydzielniczych która prowadzi do ich aktywacji. Polega to na tym, że pewne fragmenty białek są odcinane (ta aktywacja rozpoczyna się już w RE gdzie zachodzi odcinanie odcinka sygnałowego)

Elementy dojrzałe przesuwają się do środka pęcherzyka - dojrzewanie zachodzi w pobliżu  błony pęcherzyka.

ASPEKT MEDYCZNY:

Zaburzenia kontrolowanej proteolizy w warunkach eksperymentalnych wywołują:

·         Hypoglikemię z niedoborem glukagonu i kompensacyjnym przerostem komórek A

·         Niekompletną konwersję insuliny i widoczny brak rdzenia w ziarnach komorek B

·         Noworodkowy zespół Cushinga z  nadmiaru ACTH, nie przetworzonego do a-MSH. 

2. Zagęszczanie

Zagęszczanie polega na wycofywaniu wody z wakuoli. Może się to odbywać dwojako:

- sposób bierny - zależy od ciśnienia osmotycznego, które z kolei zależy od ilości cząstek osmotycznie czynnych. Gdy wydzielina ulega agregacji na sekretograninach ostateczna  ilość cząstek zmniejsza się przez co ciśnienie spada, i dochodzi do wyrównawczego  przepływu  wody na zewnątrz..

- sposob aktywny - polega na wypompowywaniu jonów Na+ na zewnątrz, za którymi przemieszczają się jony Cl-. Zwiększenie stężenia NaCl na zewnątrz pęcherzyka powoduje wypływanie z niego wody.

Utracie wody towarzyszy   zmiana wyglądu wakuoli, która  staje się bardziej regularna, mniejsza, bardziej gęsta elektronowo. Równocześnie z zagęszczaniem i zmniejszaniem objętości pojawia się nadmiar błony, która odłącza się od wakuoli w formie pęcherzyków, powracających do TGN. Wakuola zagęszczona zaraz po powstaniu nie jest zdolna do fuzji z błoną końcową. 

3.      Następnie dołączają się cytozolowe elementy kompleksu fuzyjnego (NSF i SNAPs) Podczas tego etapu pęcherzyk przyłącza się i odłącza się  (tzw. wahanie przed fuzją.)

4.      Wzajemne oddziaływanie białek SNARES  dążących  do przyjęcia równoległego ułożenia powoduje zbliżenie się obu błon. .

2.              W miejscu zbliżenia się błon białka błonowe tworzą kompleks fuzyjny o charakterze , hydrofobowego kanału. Prze taki kanał hydrofobowy mogą przemieszczać się lipidy z jednej dwuwarstwy do drugiej. . Tak powstaje por pierwotny, który rozszerza się zwiększając swój przekrój (rozchodzą się białka).Por pierwotny może się jeszcze zamknąć - nazywa się to migotaniem, analogiczne z zasadą “kiss & run”. To zjawisko jest szczególnie istotne w synapsach, gdzie pęcherzyki z neuromediatorem mogą uwalniać małe porcje przekaźnika bez kompletnej fuzji z błoną presynaptyczną (przy braku bodźca). 

              Egzocytoza konstytutywna

. Chociaż nie nazywa się regulowana,  może jednak podlegac kontroli na poziomie zespołu opłaszczającego. Ten typ egzocytozy zachodzi stale podczas transportu błon w celu odnowy organelli. Równocześnie na tej drodze odbywa się  wydzielanie różnych produktów, wydzielanych ciągle:

Pęcherzyki zwiazane z egzocytozą konstytutywną  są słabo widoczne w mikroskopie, co związane jest z ciągłym przepływie tych pęcherzyków.

Egzocytoza regulowana (na sygnał)

. Zachodzi tylko po zadziałaniu jakiegoś bodźca. Markerem pęcherzyków (ziaren) wydzielanych na drodze egzocytozy regulowane jest siarkowane białko

Egzocytoza ta może spełniać następującą rolę:

Egzocytoza regulowana zależy od  jonów Ca2+.  Postuluje się iż jony te:

- odpowiadają za zmieszanie się dwuwarstw lipidowych obu fuzjujących błon

- aktywują CAPs[2], tj. białko które pośredniczy w - wiązaniu się pęcherzyka z aktyną i fosfolipidami błonowymi,

- promują polimeryzację aktyny,

- aktywują gelsoninę rozpraszającą szkielet podbłonowy,

- neutralizują ładunki błon pęcherzyka i komórkowej, ułatwiając ich fuzję.

Regulacja powierzchni sekretorycznejplazmolemy

W niektórych przypadkach nie jest konieczna jak np. w przypadku mastocytów, czy innych kom. “wolnych”. W przypadku komórek “umocowanych” konieczna jest ciągła endocytoza wyrównawcza prowadząca do recyrkulacji składników blony. W przypadku wyraźnego nadmiaru błony konieczna jest jego eliminacja. Dochodzi do niej poprzez tworzenie się ciał wielopęcherzykowych z wielokrotnie wpuklonych błon.  Ciała te fuzjują z lizosomami gdzie następuje trawienie błon. Doraźnym sposobem regulacji powierzchni sekretorycznej plazmolemy jest lokalne przemieszczanie błony w inne regiony komórki.

Pęcherzyki synaptyczne

Są to wysoce wyspecjalizowane pęcherzyki wydzielnicze, które podlegają egzocytozie regulowanej. Powstają w TGN i krążyć mogą między endosomami a błoną komórkową, nie wracając do perikarionu. W swojej błonie zawierają zarówno elementy kompleksu fuzyjnego (SNAP, NSF - w odróżnieniu od innych komórek., które zawierają je w cytoplazmie), jak i transportery dla neuroprzekaźników oraz synaptofyzynę i synaptotagminę ( v i t.SNAREs). Pęcherzyki te mogą zakotwiczać się w bł. presynaptycznej za pomocą rabfiliny - białka utrzymującego aktywność rab3.  Pęcherzyki różnią się od siebie stopniem wrażliwości na obecność jonów Ca2+.

Inne sposoby wydzielania:

ë              dyfuzja przez błonę - możliwe jest to dla tych substancji które są rozpuszczalne w lipidach,

ë              pompa ABC[3] - przenosi takie substancje jak Il i inne, które wiązały by się z receptorami zbyt wcześnie (jeszcze wewnątrz komórki).

ë              eksternalizacja - polega na odrywaniu się fragmentów cytoplazmy (podobne do wydzielania apokrynowego). W ten sposób wydzielane są pęcherzyki macierzy.

4