BUNKOVÝ VÁČIK: CHARAKTERISTIKA, TYPY A FUNKCIE - BIOLÓGIE

Bunkový vačok je prostriedkom pre intracelulárny a extracelulárny komunikáciu, v ktorom molekuly syntetizované v bunke, ako je napríklad neurotransmitery, hormóny, proteínov, lipidov a nukleových kyselín, sú balené. Tieto molekuly sa nazývajú náklad. Chemická povaha náboja závisí od typu žlčníka a jeho funkcie.

Všeobecná morfológia vezikula pozostáva z lipidovej dvojvrstvy, ktorá tvorí uzavretý vak a ktorého lúmen je vodnatý. Veľkosť vezikúl sa môže meniť. Napríklad v acinárnych bunkách pankreasu je v rozsahu od 200 do 1200 nm, zatiaľ čo v neurónoch je v rozsahu od 30 do 50 nm.

Zdroj: Derivát Mariana Ruiz Villarreal: Gregor_0492

V eukaryotoch sa v špecifických organelách vyskytujú rôzne bunkové procesy. Je však potrebné vymieňať molekuly medzi organelami alebo posielať molekuly von do extracelulárneho priestoru. Z tohto dôvodu je potrebný systém, ktorý umožní prepravu nákladu na správne miesto určenia. Túto funkciu plnia vezikuly.

Charakteristiky bunkových vezikúl

Existujú rôzne typy vezikulárneho transportu s ich príslušnými charakteristikami. Existujú však také všeobecné aspekty, ako je klíčenie, ktoré je smerované vrstvou alebo potiahnuté proteínmi, ako je napríklad clatrín; a väzobná špecificita, ktorá je závislá od transmembránových proteínov alebo SNARE.

Vesikulárny transport zahŕňa exocytózu a endocytózu, transport medzi organelami a uvoľňovanie extracelulárnych vezikúl. Vo všetkých prípadoch zahŕňa kontinuálnu tvorbu výhonkov a štiepenie a fúziu transportných vezikúl.

Exocytóza spočíva vo fúzii vezikula s plazmatickou membránou na uvoľnenie vezikulárneho obsahu. Existujú tri spôsoby exocytózy: 1) úplná kolapsová fúzia; 2) bozkávať a bežať; a 3) exocytóza zlúčenín.

Endocytóza spočíva v regenerácii plazmatickej membrány, ktorá zabraňuje zápalu buniek. Existujú rôzne mechanizmy endocytózy.

Pri vezikulárnom transporte medzi organelami sa novo syntetizované proteíny nachádzajúce sa v lúmeni endoplazmatického retikula transportujú do Golgiho aparátu. Z tejto organely sa vezikuly odchyľujú smerom k endomembránovému systému a plazmatickej membráne.

Extracelulárne vezikuly, ktoré sa nachádzajú v prokaryotoch a eukaryotoch, sú zodpovedné za prenos molekúl z jednej bunky do druhej.

Druhy bunkových vezikúl

Endocytické vezikuly

Slúžia na zavedenie molekúl do bunky alebo na recykláciu zložiek membrány. Tieto vezikuly môžu alebo nemusia byť pokryté vrstvou proteínov. Proteíny, ktoré pokrývajú povrch žlčníka, sú klatín a kaveolín.

Endocytové vezikuly potiahnuté klatrínom sú zodpovedné za internalizáciu patogénov, ako sú napríklad chrípkové vírusy, membránové proteíny a extracelulárne receptory a ligandy. Vezikuly potiahnuté caaveolínom sprostredkujú vstup vírusov, húb, baktérií a priónov.

Exocytické vezikuly

Sekrečné bunky (neuróny alebo iné bunky) prostredníctvom stimulu uvoľňujú svoj obsah prostredníctvom exocytocis.

Fúzia membrány počas exocytózy nastáva dvoma krokmi: 1) väzba exocytického vezikula na membránový akceptor; a 2) fúzia lipidových dvojvrstiev. Na týchto krokoch sa okrem iného zúčastňujú proteíny Rab, GTPázy a SNARE.

Transport vezikúl medzi organelami

Vezikuly potiahnuté COPII sa transportujú z endoplazmatického retikula do Golgiho prístroja. Transport z Golgiho aparátu do vakuoly zahŕňa dve cesty: ALP (alkalická fosfatáza) do vakuoly; endozómy cestou karboxypeptidázy Y a S (CPY a CPS).

Funkcia vezikúl

Vezikuly sekrečnej dráhy majú širokú škálu funkcií, medzi ktoré patrí sekrécia nasledujúcich látok: inzulín z pankreatických buniek, neuropeptidov a neurotransmiterov, hormónov a látok zapojených do imunitnej reakcie.

Jednou z najznámejších funkcií je uvoľňovanie sekretorických proteínov z pankreasu. Napríklad chymotrypsinogén, zymogén, sa uvoľňuje fúziou vezikúl k membráne v dôsledku hormonálnej stimulácie.

Extracelulárne vezikuly (VE) sú dvoch typov: exozómy a ektozómy. Obe sa líšia zložením, ktoré určuje ich funkciu. Exozómy obsahujú tetraspanín, integrín, proteoglykán a ICAMI. Ektozómy majú receptory, glykoproteíny, metaloproteíny a nukleové kyseliny.

Medzi funkcie EV patrí udržiavanie homeostázy buniek, regulácia funkcie buniek a medzibunková komunikácia. Posledná uvedená funkcia vyžaduje transport proteínov, RNA (mRNA, miRNA, antisense RNA) a DNA sekvencií.

Fúzia EV na membránu cieľovej bunky môže ovplyvniť reguláciu génovej expresie pomocou transkripčných faktorov, signálnych proteínov a mnohých enzýmov. EV uvoľňované kmeňovými bunkami hrajú dôležitú úlohu pri oprave orgánov a ochrane pred chorobami.

choroby

Normálne fyziologické fungovanie buniek závisí okrem iného od transportu vezikúl a ich fúzie. Napríklad diabetes typu 2 je charakterizovaný poruchami sekrécie inzulínu a translokáciou sprostredkovanou transportérmi glukózy.

EV zohrávajú dôležitú úlohu pri mnohých chorobách. V prípade rakoviny zvyšujú EV odolnosť chemoterapeutických liekov sprostredkovanú miRNA,

EV majú kritický vplyv na neurodegeneráciu. Pri Alzheimerovej chorobe a roztrúsenej skleróze závisí degeneratívny účinok od mnohých molekúl, ako sú miRNA, gangliozidy a proteíny.

V srdcových bunkách umožňujú exozómy a ektozómy komunikáciu medzi bunkami a ovplyvňujú aj vývoj aterosklerotického plaku v cievach indukciou zápalu, proliferácie, trombózy a vazoaktívnej reakcie.

V alergických a zápalových procesoch miRNAs EV regulujú tieto procesy prostredníctvom parakrinných účinkov.

Vezikuly v rôznych organizmoch

Osobitná pozornosť bola venovaná EV prvokov. Je to preto, že EV zohrávajú dôležitú úlohu medzi interakciou parazitov a hostiteľov.

Niektoré z parazitov, ktorých VE boli študované, sú Trypanosoma brucei, Trypanosoma cruzi, Leishmania spp., Plasmodium spp. A Toxoplasma spp.

EV boli tiež pozorované u grampozitívnych a negatívnych baktérií, vrátane Corynebacterium a Moraxellaceae. V sliznici dýchacích ciest sa vezikuly vonkajšej membrány (OMV) viažu na lipidové domény v alveolárnych epitelových bunkách. Odtiaľ OMV modulujú zápalovú odpoveď.

Referencie

Aaron, T. Place, Maria S. Sverdlov, Oleg Chaga a Richard D. Minshall. 2009. Antioxidanty a redoxná signalizácia, 11: 1301.
Feyder, S., De Craene, JO, Séverine, B., Bertazzi, DL a Friant, S. 2015. Obchodovanie s membránami v modeli kvasiniek Saccharomyces cerevisiae. Int. J. Mol. Sci., 16: 1509 - 1525.
Fujita, Y., Yoshiota, Y., Saburolto, Junaraya, Kuwano, K. a Ochiya, T. 2014. Medzibunková komunikácia extracelulárnymi vezikulami a ich mikroRNA v astme. Clinical Therapeutics, 36: 873 - 881.
Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Bunková a molekulárna biológia. Editorial Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogota, Caracas, Madrid, Mexiko, Sāo Paulo.
Parkar, NS, Akpa, BS, Nitsche, LC, Wedgewood, LE, Place, AT, Sverdlov, MS, Chaga, O. a Minshall, RD 2009. Tvorba vezikúl a endocytóza: Funkcia, strojové zariadenia, mechanizmy a modelovanie.
Schmid, SL a Damke, H. 1995. Potiahnuté vezikuly: rozmanitosť formy a funkcie. The FASEB Journal, 9: 1445-1453.
Wu, LG, Hamid, E., Shin, W., Chiang, HC 2014. Exocytóza a endocytóza: režimy, funkcie a mechanizmy spojovania. Annu. Physiol., 76: 301-331.
Yáñez, Mo, Siljander, PRM et al. 2015. Biologické vlastnosti extracelulárnych vezikúl a ich fyziologické funkcie. Journal of Extracellular Vesicles, 4: 1-60.

BUNKOVÝ VÁČIK: CHARAKTERISTIKA, TYPY A FUNKCIE - BIOLÓGIE - 2025