Endositoz ve Ekzositoz
Endositoz ve ekzositoz, lipit veziküller kullanarak büyük hacimli yükleri hücrelere alıp hücrelerden dışarı taşıyan membran trafiği süreçleridir. Endositozda, plazma zarı içeri doğru kıvrılarak (invajinasyon) ve koparak materyali hücre içine almaktadır; ekzositozda ise hücre içi veziküller plazma zarıyla birleşerek içeriklerini serbest bırakmaktadır. Birlikte, hücrelerin besinleri ve reseptörleri almasını, proteinleri ve nörotransmitterleri salgılamasını ve yüzeylerini sürekli olarak yeniden şekillendirmesini sağlamaktadırlar.
Tanım
Endositoz, plazma zarının içeri doğru tomurcuklanmasıyla oluşan membranla çevrili veziküller içinde hücre dışı materyalin hücre içine alınmasıdır; ekzositoz ise salgı veziküllerinin plazma zarıyla birleşmesiyle hücre içi materyalin dışarıya salınmasıdır.
Kapsam
Bu madde, başlıca endositik yolları (klatrin aracılı ve klatrinden bağımsız yollar), ekzositozun düzenlenmiş ve konstitütif modlarını ve vezikül füzyonunu yönlendiren membran füzyon mekanizmasını — özellikle SNARE proteinlerini — kapsamaktadır. Veziküler trafiği hücre biyolojisinde bir referans konu olarak ele almakta olup, klinik bir rehberlik niteliği taşımamaktadır.
Temel sorular
- Plazma zarı, yükü hücre içine almak için nasıl bükülür ve tomurcuklanır?
- Hangi yollar, klatrinle birlikte ve klatrin olmadan yükü hücre içine almaktadır?
- Veziküller, içeriklerini serbest bırakmak için hedef zarlarla nasıl birleşmektedir?
- Konstitütif salgıyı düzenlenmiş salgıdan ayıran nedir?
Anahtar kavramlar
- Klatrin aracılı endositoz
- Klatrinden bağımsız endositoz
- Fagositoz ve pinositoz
- Kaplı çukurlar ve vezikül tomurcuklanması
- Konstitütif ve düzenlenmiş ekzositoz
- SNARE aracılı membran füzyonu
- Plazma zarında vezikül geri dönüşümü
Temel kuramlar
- Membran füzyonunun SNARE hipotezi
- Vezikül ve hedef membran SNARE proteinleri, iki çift tabakayı bir araya çeken ve füzyonu katalize eden sıkı bir kompleks oluşturarak, ekzositoz ve diğer füzyon olayları için ortak bir moleküler temel sağlamaktadır.
Mekanizmalar
Endositozda, sitozolik kılıf proteinleri ve membran bükücü proteinler, plazma zarının bir bölgesini içeri doğru tomurcuklanan bir vezikül olarak bir invajinasyona dönüştürmektedir. En iyi karakterize edilmiş yol, klatrinin kaplı çukurlarda bir kafes oluşturarak reseptörleri ve ligandlarını hücre içine aldığı klatrin aracılı endositozdur; çeşitli klatrinden bağımsız yollar da işlemektedir ve bunlar taşıdıkları yük ile mekanizmaları açısından farklılık göstermektedir. Hücre içine alınan vezikül kılıfını kaybeder ve endozomal sistem aracılığıyla sıralanır. Ekzositoz zıt yönde ilerlemektedir: salgı vezikülleri plazma zarına iletilmektedir; burada vezikül ve hedef membrandaki SNARE proteinleri, çift tabakaları bir araya getiren ve füzyonu yönlendirerek yükü serbest bırakan dört sarmallı bir kompleks oluşturmaktadır. Salgı, veziküller sürekli olarak birleştiğinde konstitütif, veya sinir terminalinde olduğu gibi hücre içi kalsiyum artışı gibi bir tetikleyiciyi beklediğinde düzenlenmiş olmaktadır. Plazma zarının onlarca nanometre yakınındaki olayları görselleştiren görüntüleme yöntemleri, bu tomurcuklanma ve füzyon adımlarının gerçek zamanlı olarak gözlemlenmesini sağlamıştır.
Klinik önem
Endositoz ve ekzositoz, reseptör regülasyonu, antijen alımı, nörotransmitter ve hormon salınımı gibi süreçlerin ve bazı patojenler ve toksinler tarafından kullanılan giriş yollarının temelini oluşturmaktadır; bu nedenle hücre fizyolojisini anlamak için temel niteliktedir. Bu madde, trafik mekanizmalarını referans amacıyla açıklamaktadır ve tanı veya tedavi için bir temel oluşturmamaktadır.
Tarihçe
Veziküler alım ve salgı, yirminci yüzyılın ortalarında elektron mikroskobu ile morfolojik olarak tanınmıştır ve klatrin kaplı çukurlar tanımlanmış bir endositik yapı olarak belirlenmiştir. Daha sonra moleküler mekanizma çözümlenmiştir: kılıf montajı için klatrin ve adaptör proteinleri ile keşfi vezikül füzyonunun nasıl gerçekleştiğini açıklığa kavuşturan SNARE proteinleri. Canlı hücre görüntüleme daha sonra tek tek tomurcuklanma ve füzyon olaylarının doğrudan izlenmesini sağlamış ve ek klatrinden bağımsız yollar aşamalı olarak haritalandırılmıştır.
Öne çıkan isimler
- Thomas C. Südhof
- James E. Rothman
- Harvey T. McMahon
- Satyajit Mayor
İlgili konular
Temel eserler
- sudhof-rothman-2009
- doherty-mcmahon-2009
Sıkça sorulan sorular
- Endositoz ve ekzositoz arasındaki fark nedir?
- Endositoz, plazma zarından içeri doğru tomurcuklanan veziküller aracılığıyla materyali hücre içine almaktadır; ekzositoz ise hücre içi veziküllerin plazma zarıyla birleşmesiyle materyali hücreden dışarı salmaktadır.
- SNARE proteinleri nelerdir?
- SNARE proteinleri, bir vezikül ve hedef zarı üzerindeki membran proteinleridir; bunlar sıkı bir kompleks oluşturarak, ekzositoz ve ilgili olaylar sırasında füzyonu yönlendirmek için iki çift tabakayı bir araya çekmektedir.