A szekréciós granulák kialakulása és szabályozása
A szekréciós granulák kialakulása és szabályozása
• Néhány szénhidrátmolekulát szekréciós granulátumokban tárolnak, amelyek a plazmamembránnal egyesülnek, és csak a stimuláció után engedik fel a tartalmat
• A fehérjék tárolása a szabályozott szekrécióhoz gyakran kondenzációs eljárással társul, amelyben a szénhidrátmolekulák társulnak és koncentrálnak az extracelluláris környezetbe való későbbi szállításhoz
• Az ellenőrzött szekrécióval rendelkező fehérjék kondenzációja gyakran kezdődik az endoplazmatikus retikulumban, folytatódik a Golgi-készülékben, és vákuumokban végződik, amelyek végül szekretorikus granulátumot képeznek
• A kondenzáció az egzocitózis minden szakaszában a szemcsemembránok szelektív visszavezetésével jár
• A szinaptikus vezikulumok plazmamembránnal történő fúziója a SNARE fehérjék részvételével történik, de szabályozzák a kalciumfüggő fehérjéket, különösen a szinaptotagmint
Számos eukarióta sejt képes tárolni a szekréciós fehérjéket az intracelluláris hólyagokba, és az extracelluláris térben csak a sejt megfelelő stimulációval (secretagogue) történő stimulálása után térnek el az extracelluláris térbe. Ezt az eljárást ellenőrzött szekréciónak nevezik, amely nagy mennyiségű metabolitok gyors eljuttatását teszi lehetővé, a de novo hosszú szintézisének használata nélkül. Ily módon különféle fehérjék készletei hozhatók létre a neurotranszmitterektől a hormonokig és az emésztő enzimekig.
A megfelelő vezikulumokat szekretorikus granuláknak nevezzük, amelyek a Golgi hálózatban képződnek az érés során.
a hólyagos tubuláris klaszterekben koncentrálódnak,
Míg más fehérjék átkerülnek a COPI-val bevont vezikulumba.
Az ellenőrzött szekréció folyamatának első részletes vizsgálatait a hasnyálmirigy acinussejtjein végezték, szintetizálva a szekréciós fehérjéket (főleg a gyomor és a vékonybél emésztőenzimjei). Ezek a fehérjék olyan nagy mennyiségekben keletkeznek, amelyek az e sejtek által termelt fehérjék nagy részét képezik. Amint az alábbi ábrán látható, a szekréciós fehérjék csomagolása a szekréciós útvonal korai szakaszában kezdődik, miután kilépett az ESR-ből.
Valószínű, hogy ezek a fehérjék nem rendelkeznek exportjelzéssel. és koncentrációjuk EPR-ben megegyezik a COPII-vezikulákkal. Azonban, miután a COPII-vezikulák összefolyódtak hólyagos tubuláris klaszterekkel (VTK), a COPI vezikulák elkezdik az összetevők visszatelepítésének folyamatát. Azonban valahogy szekréciós fehérjéket kizárnak a kapott COPI-vezikulákból. Ennek eredményeképpen nő a szekréciós fehérjék koncentrációja a VTK-ban.
A titkos fehérjék megszüntethetők a közös tulajdonságok jelenléte miatt, amelyek egymáshoz társulnak, miközben kizárják a komplexből más típusú fehérjéket. Ezek a fehérjekomplexek túl nagyok lehetnek ahhoz, hogy bejussanak a COPI-vezikulákba, amelyek hordozzák a szállítást.
A kondenzáció folyamata folytatódik a Golgi-berendezésben és a vacuolákban, amelyek a transz-Golgi hálózatból indultak ki. A kapott szekréciós granulák ugyanolyan méretűek (kb. 0,5 μm átmérőjűek), és egy bizonyos területet foglalnak el a sejtben, az apikális membrán mellett. Miután a stimuláló jel sejtjét a secretagógból kapta, a granulák összeolvadnak a membránnal. Az exokrin hasnyálmirigy-sejtek esetében egy ilyen szekréciógátló egy CCK nevű peptid, amelyet az étkezés során szabadul fel a gyomorban.
Így a granulák felszabadulásának ösztönzése a hasnyálmirigyből, az SCA biztosítja az emésztőenzimek felszabadulását a gyomor-bél traktusba.
A hólyagokba csomagolva, amelyek a transz-Golgi hálózatból indulnak ki, és összeolvadnak egymással.
A szekréciós tartalom kondenzációjánál a membrán feleslege marad, amelyet klathrin bevonattal ellátott vezikulumok formájában visznek vissza a helyszínre.
Az érett granulák csak akkor merülnek össze a plazmamembránnal, ha a sejt megkapja a megfelelő jelet.
A szekréciós granulák érését szintén vizsgáltuk PC12 tenyésztősejteken, amelyek a mellékvese sejtekből származó neuroendokrin sejtek vonalaiból állnak, és képesek a hormonok kiválasztására az idegsejtek növekedési faktorának hatására. Amint az alábbi ábrán látható, a vákuumcsúcsok eltűnnek a transz-Golgi hálózattól, majd tovább kondenzálódnak. Ebben az esetben a clathrin vezikulumok képződése eltávolítja a membrán komponenseit. Ezekben a vezikulákban a transz-Golgi-hálózat fehérjéi, például a furin és az M-6-F receptor, konzerválódhatnak, amelyek véletlenül belépnek a képződött granulátumok membránjaiba.
A szekréciós granulák szabályozott fúziója a plazmamembránnal főként a konstitutív szekréciós eljáráshoz hasonlóan történik. A fő különbség az, hogy az összefonódás blokkolódik a SNARE komplexum összeszerelésének szakaszában. A fúziós folyamatot az extracelluláris táptalajból származó kalciumionok bevitele indítja el. Amint az alábbi ábrán látható, kulcsfontosságú szerepet játszik ebben a folyamatban a szinaptotagmin, a kalciumot kötő fehérje.
A szinaptotagmint először a szinaptikus hólyagok membránjaiban észlelték, speciális szekréciós granulátumokat, amelyek részt vesznek a szinapszisokban lévő neurotranszmitterek felszabadulásában. A neuronok két tartományban polarizált sejtek: a sejtes test és az axon, amelyek semmiféle módon nincsenek felosztva. Az axonok hosszú (gyakran több méter hosszúságú) növények, amelyek elektromos impulzust adnak egyik neuronról a másikra.
Az axonok szinapszisokban fejeződnek be, amelyek az izomsejtekhez vagy a testhez (vagy a dendritek sejtfolyamataihoz) kapcsolódó speciális típusú kapcsolatot reprezentálják. Az axon plazmamembránokat a szinapszisban egy rendkívül specifikus biokémiai összetétel jellemzi, amely megfelel az idegimpulzus átviteli funkcióinak. A szinaptotagminok részt vesznek a szabályozott szekréciós folyamatban neuronokban és más sejtekben.
A szinaptotagmin molekula egyik végén van egy membránhorgony, és a molekula többi része a sejt citoplazmájába merül. Ez a citoplazmatikus domén két kalciumkötő helyet tartalmaz, komplexet képez valamennyi SNARE fehérjével, és láthatóan támogatja őket inaktív konfigurációban. A plazmamembrán depolarizációját okozó idegimpulzus kiváltja a kalciumionok bejutását a sejtbe a preszinaptikus membrán kalciumcsatornáin keresztül.
Helyi növekedés a kalciumionok koncentrációjában. amint azt javasoljuk, jelzésként szolgál a szinaptotagmin konformációjának megváltoztatására. Ezek a konformációs változások a szinaptotagmin SNARE komplexből való felszabadulását eredményezik, és a membránok olvasztva vannak.
Úgy véljük, hogy megköti a v- és t-SNARE által alkotott komplexet, ezáltal megakadályozza a membránok fúzióját.
A kalciumionok belépnek a kalciumcsatornába, kötődnek a szinaptotagminnak, ezáltal felszabadítják a SNARE komplexet, amely biztosítja a membránok fúzióját.