PĘCHERZYK KOMÓRKOWY: CHARAKTERYSTYKA, RODZAJE I FUNKCJE - BIOLOGIA - 2025

Pęcherzyk komórkowej jest pojazd do wewnątrzkomórkowego i pozakomórkowego łączności, w którym cząsteczki syntetyzowanych w komórce, takich jak hormony, neuroprzekaźniki, białek, lipidów i kwasów nukleinowych, są pakowane. Te cząsteczki nazywane są ładunkiem. Charakter chemiczny ładunku zależy od rodzaju pęcherzyka żółciowego i jego funkcji.

Ogólna morfologia pęcherzyka składa się z dwuwarstwy lipidowej, która tworzy zamknięty worek, a jej światło jest wodniste. Wielkość pęcherzyków może się różnić. Na przykład w komórkach groniastych trzustki waha się od 200 do 1200 nm, natomiast w neuronach od 30 do 50 nm.

Źródło: Mariana Ruiz Villarreal, praca pochodna: Gregor_0492

U eukariotów w określonych organellach zachodzą różne procesy komórkowe. Konieczna jest jednak wymiana cząsteczek między organellami lub wysłanie cząsteczek do przestrzeni zewnątrzkomórkowej. Z tego powodu potrzebny jest system, który umożliwi transport ładunku do właściwego miejsca przeznaczenia. Tę funkcję spełniają pęcherzyki.

Charakterystyka pęcherzyków komórkowych

Istnieją różne rodzaje transportu pęcherzykowego o odpowiednich właściwościach. Istnieją jednak ogólne kwestie, takie jak kiełkowanie, które jest kierowane przez warstwę lub pokryte białkami, takimi jak klatrin; i specyficzność wiązania, która jest zależna od białek transbłonowych lub SNARE.

Transport pęcherzykowy obejmuje egzocytozę i endocytozę, transport między organellami i uwolnienie pęcherzyków zewnątrzkomórkowych. We wszystkich przypadkach obejmuje ciągłe formowanie się pędów oraz rozszczepianie i łączenie pęcherzyków transportowych.

Egzocytoza polega na połączeniu pęcherzyka z błoną komórkową w celu uwolnienia zawartości pęcherzyka. Istnieją trzy tryby egzocytozy: 1) całkowita fuzja zapaści; 2) całuj i uciekaj; i 3) egzocytoza złożona.

Endocytoza polega na odbudowie błony komórkowej, co zapobiega zapaleniu komórek. Istnieją różne mechanizmy endocytozy.

W transporcie pęcherzykowym między organellami nowo syntetyzowane białka znajdujące się w świetle retikulum endoplazmatycznego są transportowane do aparatu Golgiego. Z tej organelli pęcherzyki odchodzą w kierunku układu endomembranowego i błony komórkowej.

Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe, występujące u prokariotów i eukariontów, są odpowiedzialne za przenoszenie cząsteczek z jednej komórki do drugiej.

Rodzaje pęcherzyków komórkowych

Pęcherzyki endocytarne

Służą do wprowadzania cząsteczek do komórki lub do recyklingu składników błon. Pęcherzyki te mogą być pokryte warstwą białek lub nie. Białka pokrywające powierzchnię pęcherzyka żółciowego to klatrina i kaweolina.

Pęcherzyki endocytowe opłaszczone klatriną są odpowiedzialne za internalizację patogenów, takich jak między innymi wirusy grypy, białka błonowe oraz zewnątrzkomórkowe receptory i ligandy. Pęcherzyki pokryte kaweoliną pośredniczą w wnikaniu wirusów, grzybów, bakterii i prionów.

Pęcherzyki egzocytarne

Poprzez bodziec komórki wydzielnicze (neurony lub inne komórki) uwalniają swoją zawartość w drodze egzocytozy.

Fuzja błon podczas egzocytozy przebiega w dwóch etapach: 1) związanie pęcherzyka egzocytarnego z akceptorem błony; i 2) fuzję dwuwarstw lipidowych. W tych krokach uczestniczą między innymi białka Rab, GTPazy i SNARE.

Pęcherzyki transportowe między organellami

Pęcherzyki pokryte COPII są transportowane z retikulum endoplazmatycznego do aparatu Golgiego. Transport z aparatu Golgiego do wakuoli obejmuje dwie drogi: ALP (alkaliczna fosfataza) do wakuoli; endosomy poprzez szlaki karboksypeptydazy Y i S (CPY i CPS).

Funkcja pęcherzyków

Pęcherzyki szlaku wydzielniczego pełnią różnorodne funkcje, wśród których jest wydzielanie następujących substancji: insuliny z komórek trzustki, neuropeptydów i neuroprzekaźników, hormonów i substancji biorących udział w odpowiedzi immunologicznej.

Jedną z najbardziej znanych funkcji jest uwalnianie białek wydzielniczych z trzustki. Na przykład chymotrypsynogen, zymogen, jest uwalniany przez fuzję pęcherzyków z błoną w wyniku stymulacji hormonalnej.

Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe (VE) są dwojakiego rodzaju: egzosomy i ektosomy. Oba wyróżnia kompozycja, która determinuje ich funkcję. Egzosomy zawierają tetraspaninę, integrynę, proteoglikan i ICAMI. Ektosomy posiadają receptory, glikoproteiny, metaloproteiny i kwasy nukleinowe.

Funkcje EV obejmują utrzymanie homeostazy komórkowej, regulację funkcji komórki i komunikację międzykomórkową. Ta ostatnia funkcja wymaga transportu białek, RNA (mRNA, miRNA, antysensowne RNA) i sekwencji DNA.

Fuzja EV z błoną komórki docelowej może wpływać na regulację ekspresji genów przez czynniki transkrypcyjne, białka sygnałowe i wiele enzymów. EV uwalniane przez komórki macierzyste odgrywają ważną rolę w naprawie narządów i ochronie przed chorobami.

Choroby

Normalne fizjologiczne funkcjonowanie komórek zależy między innymi od transportu pęcherzyków i ich fuzji. Na przykład cukrzyca typu 2 charakteryzuje się zaburzeniami wydzielania insuliny i translokacji za pośrednictwem transporterów glukozy.

Samochody elektryczne odgrywają ważną rolę w wielu chorobach. W przypadku raka, EV zwiększają oporność na leki chemioterapeutyczne, za pośrednictwem miRNA,

EV mają krytyczny wpływ na neurodegenerację. W chorobach Alzheimera i stwardnieniu rozsianym działanie zwyrodnieniowe zależy od wielu cząsteczek, takich jak miRNA, gangliozydy i białka.

W komórkach serca egzosomy i ektosomy umożliwiają komunikację między komórkami, a także wpływają na rozwój blaszki miażdżycowej w naczyniach, wywołując stan zapalny, proliferację, zakrzepicę i odpowiedź wazoaktywną.

W procesach alergicznych i zapalnych miRNA EV regulują te procesy poprzez działanie parakrynne.

Pęcherzyki w różnych organizmach

Szczególną uwagę zwrócono na pojazdy elektryczne pierwotniaków. Dzieje się tak, ponieważ pojazdy elektryczne odgrywają ważną rolę między interakcją pasożyta i żywiciela.

Niektóre z pasożytów, których VE badano, to Trypanosoma brucei, Trypanosoma cruzi, Leishmania spp., Plasmodium spp. I Toxoplasma spp.

EV obserwowano również u bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych, w tym Corynebacterium i Moraxellaceae. W błonie śluzowej dróg oddechowych pęcherzyki błony zewnętrznej (OMV) wiążą się z domenami lipidowymi komórek nabłonka pęcherzyków płucnych. Stamtąd OMV modulują odpowiedź zapalną.

Bibliografia

1. Aaron, T. Place, Maria S. Sverdlov, Oleg Chaga i Richard D. Minshall. 2009. Antioxidants and Redox Signaling, 11: 1301.
2. Feyder, S., De Craene, JO, Séverine, B., Bertazzi, DL i Friant, S. 2015. Membrane Trafficking in the Yeast Saccharomyces cerevisiae Model. Int. J. Mol. Sci., 16: 1509-1525.
3. Fujita, Y., Yoshiota, Y., Saburolto, Junaraya, Kuwano, K. and Ochiya, T. 2014. Komunikacja międzykomórkowa przez pęcherzyki zewnątrzkomórkowe i ich mikroRNA w astmie. Clinical Therapeutics, 36: 873–881.
4. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Cellular and Molecular biology. Od redakcji Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogota, Caracas, Madryt, Meksyk, Sao Paulo.
5. Parkar, NS, Akpa, BS, Nitsche, LC, Wedgewood, LE, Place, AT, Sverdlov, MS, Chaga, O. i Minshall, RD 2009. Tworzenie pęcherzyków i endocytoza: funkcja, maszyny, mechanizmy i modelowanie.
6. Schmid, SL i Damke, H. 1995. Pęcherzyki powlekane: różnorodność formy i funkcji. The FASEB Journal, 9: 1445–1453.
7. Wu, LG, Hamid, E., Shin, W., Chiang, HC 2014. Egzocytoza i endocytoza: tryby, funkcje i mechanizmy sprzęgania. Annu. Rev. Physiol., 76: 301–331.
8. Yáñez, Mo, Siljander, PRM i wsp. 2015. Właściwości biologiczne pęcherzyków zewnątrzkomórkowych i ich funkcje fizjologiczne. Journal of Extracellular Vesicles, 4: 1–60.