एंडोसाइटोसिस और एक्सोसाइटोसिस

एंडोसाइटोसिस और एक्सोसाइटोसिस झिल्ली-यातायात (membrane-trafficking) प्रक्रियाएं हैं जो लिपिड वेसिकल का उपयोग करके बड़ी मात्रा में सामग्री को कोशिकाओं के अंदर और बाहर ले जाती हैं। एंडोसाइटोसिस में, प्लाज्मा झिल्ली अंदर की ओर मुड़ती है और सामग्री को आंतरिक करने के लिए अलग हो जाती है; एक्सोसाइटोसिस में, इंट्रासेलुलर वेसिकल अपनी सामग्री को छोड़ने के लिए प्लाज्मा झिल्ली के साथ जुड़ते हैं। साथ में वे कोशिकाओं को पोषक तत्वों और रिसेप्टर्स को ग्रहण करने, प्रोटीन और न्यूरोट्रांसमीटर को स्रावित करने और अपनी सतह को लगातार नया करने की अनुमति देते हैं।

Definition

एंडोसाइटोसिस प्लाज्मा झिल्ली के अंदर की ओर मुकुलन (budding) द्वारा निर्मित झिल्ली-बद्ध वेसिकल के भीतर बाह्यकोशिकीय सामग्री का कोशिका में ग्रहण है; एक्सोसाइटोसिस स्रावी वेसिकल के प्लाज्मा झिल्ली के साथ संलयन द्वारा इंट्रासेलुलर सामग्री का बाहरी हिस्से में विमोचन है।

Scope

यह प्रविष्टि प्रमुख एंडोसाइटिक मार्गों (क्लैथ्रिन-मध्यस्थ और क्लैथ्रिन-स्वतंत्र मार्ग), एक्सोसाइटोसिस के विनियमित और संवैधानिक तरीकों, और झिल्ली-संलयन तंत्र — विशेष रूप से SNARE प्रोटीन — को शामिल करती है जो वेसिकल संलयन को संचालित करता है। यह वेसिकुलर ट्रैफिकिंग को कोशिका जीव विज्ञान में एक संदर्भ विषय के रूप में मानता है और यह नैदानिक मार्गदर्शन नहीं है।

Core questions

• प्लाज्मा झिल्ली कार्गो को आंतरिक करने के लिए कैसे मुड़ती और मुकुलित होती है?
• कौन से मार्ग क्लैथ्रिन के साथ और उसके बिना कार्गो को आंतरिक करते हैं?
• वेसिकल अपनी सामग्री को जारी करने के लिए लक्ष्य झिल्ली के साथ कैसे जुड़ते हैं?
• संवैधानिक स्राव को विनियमित स्राव से क्या अलग करता है?

Key concepts

• क्लैथ्रिन-मध्यस्थ एंडोसाइटोसिस
• क्लैथ्रिन-स्वतंत्र एंडोसाइटोसिस
• फैगोसाइटोसिस और पिनोसाइटोसिस
• कोटेड पिट्स और वेसिकल मुकुलन
• संवैधानिक बनाम विनियमित एक्सोसाइटोसिस
• SNARE-मध्यस्थ झिल्ली संलयन
• प्लाज्मा झिल्ली पर वेसिकल पुनर्चक्रण

Key theories

झिल्ली संलयन की SNARE परिकल्पना

वेसिकल और लक्ष्य-झिल्ली SNARE प्रोटीन एक तंग कॉम्प्लेक्स में ज़िप करते हैं जो दो बाइलेयर्स को एक साथ खींचता है और संलयन को उत्प्रेरित करता है, जो एक्सोसाइटोसिस और अन्य संलयन घटनाओं के लिए एक सामान्य आणविक आधार प्रदान करता है।

Mechanisms

एंडोसाइटोसिस में, साइटोसोलिक कोट प्रोटीन और झिल्ली-मोड़ने वाले प्रोटीन प्लाज्मा झिल्ली के एक पैच को एक अंतर्वलन (invagination) में विकृत करते हैं जो एक वेसिकल के रूप में अंदर की ओर मुकुलित होता है। सबसे अच्छी तरह से वर्णित मार्ग क्लैथ्रिन-मध्यस्थ एंडोसाइटोसिस है, जिसमें क्लैथ्रिन रिसेप्टर्स और उनके लिगेंड्स को आंतरिक करने के लिए कोटेड पिट्स पर एक जाली बनाता है; कई क्लैथ्रिन-स्वतंत्र मार्ग भी संचालित होते हैं, जो उनके कार्गो और तंत्र में भिन्न होते हैं। आंतरिक वेसिकल अपना कोट छोड़ देता है और एंडोसोमल सिस्टम के माध्यम से छांटा जाता है। एक्सोसाइटोसिस विपरीत दिशा में चलता है: स्रावी वेसिकल प्लाज्मा झिल्ली तक पहुंचाए जाते हैं, जहां वेसिकल और लक्ष्य झिल्ली पर SNARE प्रोटीन एक चार-हेलिक्स कॉम्प्लेक्स में इकट्ठा होते हैं जो बाइलेयर्स को एक साथ धकेलता है और संलयन को संचालित करता है, जिससे कार्गो जारी होता है। स्राव संवैधानिक होता है जब वेसिकल लगातार जुड़ते हैं, या विनियमित होता है जब संलयन एक ट्रिगर की प्रतीक्षा करता है जैसे कि इंट्रासेलुलर कैल्शियम में वृद्धि, जैसा कि तंत्रिका टर्मिनल पर होता है। इमेजिंग विधियों ने जो प्लाज्मा झिल्ली के दसियों नैनोमीटर के भीतर की घटनाओं को दृश्यमान करती हैं, इन मुकुलन और संलयन चरणों को वास्तविक समय में देखने की अनुमति दी है।

Clinical relevance

एंडोसाइटोसिस और एक्सोसाइटोसिस रिसेप्टर विनियमन, एंटीजन ग्रहण, न्यूरोट्रांसमीटर और हार्मोन रिलीज, और कुछ रोगजनकों और विषाक्त पदार्थों द्वारा उपयोग किए जाने वाले प्रवेश मार्गों जैसी प्रक्रियाओं को रेखांकित करते हैं, इसलिए वे कोशिका शरीर विज्ञान को समझने के लिए मूलभूत हैं। यह प्रविष्टि संदर्भ के लिए ट्रैफिकिंग तंत्र का वर्णन करती है और निदान या उपचार का आधार नहीं है।

History

वेसिकुलर ग्रहण और स्राव को बीसवीं शताब्दी के मध्य में इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी द्वारा रूपात्मक रूप से पहचाना गया था, और क्लैथ्रिन-कोटेड पिट्स को एक परिभाषित एंडोसाइटिक संरचना के रूप में पहचाना गया था। फिर आणविक तंत्र को हल किया गया: कोट असेंबली के लिए क्लैथ्रिन और एडेप्टर प्रोटीन, और SNARE प्रोटीन जिनकी खोज ने स्पष्ट किया कि वेसिकल संलयन कैसे प्राप्त किया जाता है। लाइव-सेल इमेजिंग ने बाद में एकल मुकुलन और संलयन घटनाओं को सीधे देखने की अनुमति दी, और अतिरिक्त क्लैथ्रिन-स्वतंत्र मार्गों को धीरे-धीरे मैप किया गया।

Key figures

• Thomas C. Südhof
• James E. Rothman
• Harvey T. McMahon
• Satyajit Mayor

Seminal works

• sudhof-rothman-2009
• doherty-mcmahon-2009

Frequently asked questions

एंडोसाइटोसिस और एक्सोसाइटोसिस में क्या अंतर है?

एंडोसाइटोसिस प्लाज्मा झिल्ली से अंदर की ओर मुकुलित वेसिकल द्वारा सामग्री को कोशिका में लाता है, जबकि एक्सोसाइटोसिस इंट्रासेलुलर वेसिकल को प्लाज्मा झिल्ली के साथ जोड़कर कोशिका से सामग्री जारी करता है।

SNARE प्रोटीन क्या हैं?

SNARE प्रोटीन एक वेसिकल और उसकी लक्ष्य झिल्ली पर झिल्ली प्रोटीन होते हैं जो एक तंग कॉम्प्लेक्स में इकट्ठा होते हैं, एक्सोसाइटोसिस और संबंधित घटनाओं के दौरान संलयन को चलाने के लिए दो बाइलेयर्स को एक साथ खींचते हैं।