Endocitose e Exocitose

Endocitose e exocitose são processos de tráfego de membrana que movem grandes cargas para dentro e para fora das células usando vesículas lipídicas. Na endocitose, a membrana plasmática invagina e se desprende para internalizar material; na exocitose, as vesículas intracelulares se fundem com a membrana plasmática para liberar seu conteúdo. Juntos, eles permitem que as células captem nutrientes e receptores, secretem proteínas e neurotransmissores e remodellem continuamente sua superfície.

Definition

Endocitose é a captação de material extracelular para dentro da célula em vesículas delimitadas por membrana formadas por brotamento interno da membrana plasmática; exocitose é a liberação de material intracelular para o exterior pela fusão de vesículas secretoras com a membrana plasmática.

Scope

A entrada abrange as principais vias endocíticas (vias mediadas por clatrina e independentes de clatrina), os modos regulado e constitutivo de exocitose, e a maquinaria de fusão de membrana — especialmente as proteínas SNARE — que impulsiona a fusão de vesículas. Trata o tráfego vesicular como um tópico de referência em biologia celular e não é uma orientação clínica.

Core questions

• Como a membrana plasmática se dobra e brota para internalizar a carga?
• Quais vias internalizam a carga com e sem clatrina?
• Como as vesículas se fundem com as membranas alvo para liberar seu conteúdo?
• O que distingue a secreção constitutiva da regulada?

Key concepts

• Endocitose mediada por clatrina
• Endocitose independente de clatrina
• Fagocitose e pinocitose
• Poços revestidos e brotamento de vesículas
• Exocitose constitutiva versus regulada
• Fusão de membrana mediada por SNARE
• Reciclagem de vesículas na membrana plasmática

Key theories

Hipótese SNARE da fusão de membrana

As proteínas SNARE da vesícula e da membrana alvo se unem em um complexo apertado que puxa as duas bicamadas e catalisa a fusão, fornecendo uma base molecular comum para a exocitose e outros eventos de fusão.

Mechanisms

Na endocitose, proteínas de revestimento citosólicas e proteínas que dobram a membrana deformam uma porção da membrana plasmática em uma invaginação que brota para dentro como uma vesícula. A via mais bem caracterizada é a endocitose mediada por clatrina, na qual a clatrina monta uma rede em poços revestidos para internalizar receptores e seus ligantes; várias vias independentes de clatrina também operam, variando em sua carga e maquinaria. A vesícula internalizada perde seu revestimento e é classificada através do sistema endossômico. A exocitose ocorre na direção oposta: as vesículas secretoras são entregues à membrana plasmática, onde as proteínas SNARE na vesícula e na membrana alvo se unem em um complexo de quatro hélices que força as bicamadas a se aproximarem e impulsiona a fusão, liberando a carga. A secreção é constitutiva quando as vesículas se fundem continuamente, ou regulada quando a fusão aguarda um gatilho, como um aumento no cálcio intracelular, como no terminal nervoso. Métodos de imagem que visualizam eventos a dezenas de nanômetros da membrana plasmática permitiram que essas etapas de brotamento e fusão fossem observadas em tempo real.

Clinical relevance

A endocitose e a exocitose sustentam processos como a regulação de receptores, captação de antígenos, liberação de neurotransmissores e hormônios, e as vias de entrada exploradas por alguns patógenos e toxinas, sendo, portanto, fundamentais para a compreensão da fisiologia celular. Esta entrada descreve os mecanismos de tráfego para referência e não é uma base para diagnóstico ou tratamento.

History

A captação e secreção vesicular foram reconhecidas morfologicamente por microscopia eletrônica em meados do século XX, e os poços revestidos por clatrina foram identificados como uma estrutura endocítica definida. A maquinaria molecular foi então resolvida: clatrina e proteínas adaptadoras para a montagem do revestimento, e as proteínas SNARE, cuja descoberta esclareceu como a fusão de vesículas é alcançada. A imagem de células vivas permitiu posteriormente que eventos únicos de brotamento e fusão fossem observados diretamente, e rotas adicionais independentes de clatrina foram progressivamente mapeadas.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Qual a diferença entre endocitose e exocitose?

A endocitose introduz material na célula por brotamento de vesículas para dentro da membrana plasmática, enquanto a exocitose libera material da célula pela fusão de vesículas intracelulares com a membrana plasmática.

O que são proteínas SNARE?

As proteínas SNARE são proteínas de membrana em uma vesícula e sua membrana alvo que se unem em um complexo apertado, puxando as duas bicamadas para impulsionar a fusão durante a exocitose e eventos relacionados.