EXOCYTOSIS: กระบวนการประเภทหน้าที่และตัวอย่าง - ชีววิทยา - 2025

exocytosisเป็นกระบวนการโดยวัสดุที่พุ่งออกมาจากพลาสซึมของเซลล์ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ มันเกิดขึ้นผ่านถุงที่พบภายในเซลล์เรียกว่าเอ็กโซโซมซึ่งหลอมรวมกับเมมเบรนของพลาสมาและปล่อยเนื้อหาออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก กระบวนการย้อนกลับเรียกว่า endocytosis

เช่นเดียวกับเอนโดไซโทซิสเป็นกระบวนการเฉพาะของเซลล์ยูคาริโอต การทำงานของ endocytosis และ exocytosis จำเป็นต้องอยู่ในสมดุลแบบไดนามิกและแม่นยำสำหรับเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อรักษาขนาดและองค์ประกอบที่เป็นลักษณะ

แบบอักษร LadyofHats

Exocytosis เกิดขึ้นในเซลล์ในกรณีแรกเพื่อกำจัดสารที่ไม่สามารถย่อยได้โดยเครื่องจักรย่อยอาหารและที่เข้าไปในระหว่างกระบวนการ endocytic นอกจากนี้ยังเป็นกลไกที่ใช้สำหรับการปลดปล่อยฮอร์โมนในระดับเซลล์ที่แตกต่างกัน

Exocytosis ยังสามารถขนส่งสารข้ามสิ่งกีดขวางเซลล์ซึ่งเกี่ยวข้องกับการมีเพศสัมพันธ์ของกระบวนการเข้าและออกในเซลล์

สารสามารถจับได้จากด้านหนึ่งของผนังหลอดเลือดผ่านกระบวนการพิโนไซโทซิสโดยเคลื่อนผ่านเซลล์และปล่อยออกมาอีกด้านหนึ่งโดยการเอ็กโซไซโทซิส

Exosomes คืออะไร?

เอ็กโซโซมเป็นถุงเมมเบรนขนาดเล็กที่มีต้นกำเนิดหลากหลายชนิดซึ่งหลั่งออกมาจากเซลล์ส่วนใหญ่และเชื่อว่ามีบทบาทสำคัญในการสื่อสารระหว่างเซลล์ แม้ว่า exosomes เพิ่งได้รับการอธิบายเมื่อเร็ว ๆ นี้ แต่ความสนใจในถุงเหล่านี้ก็เพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

การค้นพบนี้จุดประกายความสนใจในสาขาทั่วไปของถุงเยื่อหุ้มเซลล์ที่ถูกหลั่งออกมาซึ่งเกี่ยวข้องกับการปรับการสื่อสารระหว่างเซลล์

ในตอนแรกเอ็กโซโซมถูกมองว่าเป็นออร์แกเนลล์ของเซลล์ที่มีความเฉพาะเจาะจงสูงโดยมีวัสดุที่เซลล์ทิ้งเนื่องจากมีส่วนประกอบของโมเลกุลที่ไม่ต้องการหรือ "ขยะจากการเผาผลาญ" พวกเขายังถูกมองว่าเป็นสัญลักษณ์ของการตายของเซลล์เนื่องจากมีสารของเสีย

อย่างไรก็ตามหลังจากพบว่ามีโปรตีนไขมันและสารพันธุกรรม (เช่นโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมรวมถึง mRNA และ microRNA) จึงสรุปได้ว่าสามารถส่งผลต่อเซลล์ในลักษณะที่ซับซ้อนมากขึ้น

กระบวนการ

ในทำนองเดียวกับ endocytosis กระบวนการหลั่งของเซลล์ต้องการพลังงานในรูปแบบของ ATP เนื่องจากเป็นกระบวนการที่ใช้งานอยู่ อุปกรณ์ Golgi มีบทบาทพื้นฐานในการเกิด exocytosis เนื่องจากเมมเบรนที่บรรจุวัสดุที่กำหนดไว้สำหรับการหลั่งของเซลล์จะแตกออกจากมัน

ถุงลำเลียงภายในเซลล์มีต้นกำเนิดจากอุปกรณ์ Golgi เคลื่อนที่โดยมีเนื้อหาผ่านไซโตพลาสซึมไปตามไซโตพลาสซึม microtubules ไปยังเยื่อหุ้มเซลล์หลอมรวมเข้ากับมันและปล่อยเนื้อหาไปยังของเหลวนอกเซลล์

endocytosis และ exocytosis รักษาสมดุลในเซลล์ซึ่งช่วยให้สามารถรักษาขนาดและคุณสมบัติของเยื่อหุ้มพลาสมาได้ มิฉะนั้นเมมเบรนของเซลล์จะเปลี่ยนขนาดเมื่อถูกขยายออกโดยการเพิ่มเยื่อหุ้มของถุงขับถ่ายที่เพิ่มเข้าไป

ด้วยวิธีนี้เมมเบรนส่วนเกินที่เพิ่มใน exocytosis จะถูกรวมเข้าด้วยกันอีกครั้งโดย endocytosis ส่งคืนเยื่อนี้ผ่านถุงเอนโดไซติกไปยังอุปกรณ์ Golgi ซึ่งจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่

Exosomes ไม่ได้มาจากอุปกรณ์ Golgi

วัสดุทั้งหมดที่กำหนดไว้สำหรับ exocytosis ไม่ได้มาจากเครือข่ายทรานส์ของเครื่องมือ Golgi ส่วนหนึ่งมาจากเอนโดโซมในช่วงต้น สิ่งเหล่านี้เป็นออร์แกเนลล์ของเซลล์ที่เชี่ยวชาญในการรับถุงน้ำที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการ endocytosis

ภายในสิ่งเหล่านี้หลังจากหลอมรวมกับเอนโดโซมแล้วส่วนหนึ่งของเนื้อหาจะถูกนำกลับมาใช้และขนส่งไปยังเยื่อหุ้มเซลล์โดยใช้ถุงที่ก่อตัวในเอนโดโซมเอง

ในทางกลับกันในขั้ว presynaptic สารสื่อประสาทจะถูกปล่อยออกมาในถุงอิสระเพื่อเร่งการสื่อสารของเส้นประสาท ส่วนหลังมักเป็นถุงน้ำที่มีส่วนประกอบของ exocytosis ที่อธิบายไว้ด้านล่าง

ประเภท

กระบวนการ exocytosis อาจเป็นองค์ประกอบหรือไม่ต่อเนื่องซึ่งเป็นที่รู้จักกันในชื่อ exocytosis ที่มีการควบคุม ถุงน้ำอาจมาจากช่องของเซลล์เช่นเอนโดโซมหลัก (ซึ่งรับถุงเอนโดไซติกด้วย) หรือสามารถผลิตได้โดยตรงในโดเมนทรานส์ของอุปกรณ์ Golgi

การรับรู้ของโปรตีนที่มีต่อวิถี exocytosis หรืออีกทางหนึ่งจะได้รับจากการตรวจจับบริเวณสัญญาณที่ใช้ร่วมกันระหว่างโปรตีน

เส้นทาง exocytosis ที่เป็นส่วนประกอบ

exocytosis ประเภทนี้เกิดขึ้นในทุกเซลล์และไม่หยุดหย่อน ที่นี่โปรตีนที่ละลายน้ำได้จำนวนมากจะถูกขับออกไปยังภายนอกเซลล์อย่างต่อเนื่องและอื่น ๆ อีกมากมายถูกนำกลับมาใช้ใหม่โดยรวมเข้ากับเมมเบรนในพลาสมาเพื่อเร่งและให้เกิดการงอกใหม่เนื่องจากในระหว่าง endocytosis เมมเบรนจะถูกทำให้เกิดภายในอย่างรวดเร็ว

เส้นทางของ exocytosis นี้ไม่ได้รับการควบคุมดังนั้นจึงอยู่ในกระบวนการเสมอ ในเซลล์กุณโฑของลำไส้และไฟโบรบลาสต์ของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันเช่น exocytosis เป็นส่วนประกอบที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง เซลล์ของถ้วยจะปล่อยเมือกออกมาอย่างต่อเนื่องในขณะที่ไฟโบรบลาสต์จะปล่อยคอลลาเจน

ในเซลล์จำนวนมากที่มีโพลาไรซ์ในเนื้อเยื่อเมมเบรนจะแบ่งออกเป็นสองโดเมนที่แตกต่างกัน (โดเมนปลายยอดและฐานด้านข้าง) ซึ่งประกอบด้วยชุดของโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับความแตกต่างของฟังก์ชัน

ในกรณีเหล่านี้โปรตีนจะถูกขนส่งแบบคัดเลือกไปยังโดเมนต่างๆโดยเส้นทางที่เป็นส่วนประกอบจากเครือข่าย Golgi trans

สิ่งนี้ทำได้โดยถุงสารคัดหลั่งที่เป็นส่วนประกอบอย่างน้อยสองประเภทซึ่งกำหนดเป้าหมายโดยตรงไปยังโดเมนปลายยอดหรือฐานด้านข้างของเซลล์โพลาไรซ์เหล่านี้

เส้นทาง exocytosis ที่มีการควบคุม

กระบวนการนี้เป็นเอกสิทธิ์ของเซลล์เฉพาะสำหรับการหลั่งซึ่งชุดของโปรตีนหรือผลิตภัณฑ์ต่อมจะถูกเลือกโดยโดเมนทรานส์ของเครื่องมือ Golgi และส่งไปยังถุงสารคัดหลั่งพิเศษซึ่งพวกมันจะเข้มข้นแล้วปล่อยไปยังเมทริกซ์นอกเซลล์เมื่อพวกมันอยู่ ได้รับสิ่งกระตุ้นจากภายนอกเซลล์

เซลล์ต่อมไร้ท่อจำนวนมากที่เก็บฮอร์โมนไว้ในถุงหลั่งจะเริ่มต้น exocytosis หลังจากรับรู้สัญญาณจากภายนอกเซลล์เท่านั้นซึ่งเป็นกระบวนการที่ไม่ต่อเนื่อง

การหลอมรวมของถุงกับเยื่อหุ้มเซลล์เป็นกระบวนการที่พบได้บ่อยในเซลล์ประเภทต่างๆ (จากเซลล์ประสาทไปจนถึงเซลล์ต่อมไร้ท่อ)

โปรตีนที่เกี่ยวข้องในกระบวนการ exocytosis ที่มีการควบคุม

โปรตีนสองตระกูลมีส่วนร่วมในกระบวนการ exocytosis:

• Rab ซึ่งรับผิดชอบในการยึดของ vesicle กับเมมเบรนและให้ความจำเพาะต่อการเคลื่อนย้าย vesicular โดยทั่วไปจะเกี่ยวข้องกับ GTP ในรูปแบบที่ใช้งานอยู่
• ในทางกลับกันโปรตีนเอฟเฟกต์ SNARE ช่วยให้เกิดการหลอมรวมระหว่างเมมเบรน การเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของแคลเซียม (Ca2 +) ภายในเซลล์ทำหน้าที่เป็นสัญญาณในกระบวนการ

โปรตีน Rab รับรู้ถึงการเพิ่มขึ้นของ Ca2 + ภายในเซลล์และเริ่มการยึดถุงน้ำเข้ากับเมมเบรน บริเวณของถุงที่ถูกหลอมรวมจะเปิดขึ้นและปล่อยเนื้อหาไปยังพื้นที่นอกเซลล์ในขณะที่ถุงจะหลอมรวมกับเยื่อหุ้มเซลล์

Exocytosis "จูบแล้ววิ่ง"?

ในกรณีนี้ถุงที่กำลังจะหลอมรวมกับเมมเบรนจะไม่ทำเช่นนั้นอย่างสมบูรณ์ แต่จะเกิดขึ้นชั่วคราวทำให้เกิดช่องเล็ก ๆ ในเมมเบรน นี่คือตอนที่ภายในถุงน้ำดีสัมผัสกับภายนอกเซลล์โดยปล่อยเนื้อหาออกมา

รูขุมขนจะปิดทันทีหลังจากนั้นและถุงน้ำดียังคงอยู่ที่ด้านไซโตพลาสซึม กระบวนการนี้เชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับไซแนปส์ของ hippocampal

คุณสมบัติ

เซลล์ดำเนินกระบวนการ exocytosis เพื่อขนส่งและปล่อยโมเลกุลไลโปโฟบิกขนาดใหญ่ออกมาเป็นโปรตีนที่สังเคราะห์ในเซลล์ นอกจากนี้ยังเป็นกลไกที่ทำให้ของเสียที่ยังคงอยู่ในไลโซโซมหลังจากการย่อยภายในเซลล์ถูกหลั่งออกไป

Exocytosis เป็นตัวกลางสำคัญในการกระตุ้นโปรตีนที่ยังคงเก็บและไม่ใช้งาน (zymogens) ตัวอย่างเช่นเอนไซม์ย่อยอาหารถูกผลิตและจัดเก็บโดยเปิดใช้งานหลังจากที่ถูกปล่อยออกจากเซลล์เข้าสู่ลูเมนในลำไส้ผ่านกระบวนการนี้

Exocytosis สามารถทำหน้าที่เป็นกระบวนการ transcytosis ส่วนหลังประกอบด้วยกลไกที่อนุญาตให้สารและโมเลกุลบางชนิดผ่านไซโทพลาสซึมของเซลล์ได้โดยผ่านจากบริเวณนอกเซลล์ไปยังบริเวณนอกเซลล์อื่น

การเคลื่อนตัวของถุงไขสันหลังอักเสบขึ้นอยู่กับโครงร่างเซลล์ของเซลล์ ไมโครไฟเบอร์ของแอกตินมีบทบาทในการเคลื่อนไหวในขณะที่ไมโครทิวบ์ระบุทิศทางที่จะตามด้วยถุง

Transcytosis ช่วยให้โมเลกุลขนาดใหญ่ผ่านเยื่อบุผิวโดยไม่เป็นอันตราย ในกระบวนการนี้ทารกจะดูดซับแอนติบอดีของมารดาผ่านทางน้ำนม สิ่งเหล่านี้จะถูกดูดซึมบนผิวปลายยอดของเยื่อบุผิวในลำไส้และถูกปล่อยออกสู่ของเหลวนอกเซลล์

เอ็กโซโซมเป็นผู้ส่งสารระหว่างเซลล์

ในระบบภูมิคุ้มกันถุงขับถ่ายหรือเอ็กโซโซมมีบทบาทสำคัญในการสื่อสารระหว่างเซลล์ เซลล์บางชนิดเช่น B lymphocytes แสดงให้เห็นว่าหลั่งเอ็กโซโซมด้วยโมเลกุลที่จำเป็นสำหรับการตอบสนองภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว

กล่าวว่า exosomes ยังนำเสนอคอมเพล็กซ์ MHC-peptide ให้กับ T เซลล์เฉพาะของระบบภูมิคุ้มกัน

เซลล์เดนไดรติกจะหลั่งเอ็กโซโซมด้วย MHC เปปไทด์คอมเพล็กซ์ซึ่งก่อให้เกิดการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันต่อต้านมะเร็ง การศึกษาต่างๆระบุว่าเอ็กโซโซมเหล่านี้ถูกขับออกโดยเซลล์บางส่วนและถูกจับโดยเซลล์อื่น

ด้วยวิธีนี้องค์ประกอบของโมเลกุลที่สำคัญเช่นแอนติเจนหรือเพปไทด์คอมเพล็กซ์จะถูกเพิ่มหรือได้รับซึ่งจะเพิ่มช่วงของแอนติเจนที่นำเสนอเซลล์

ในทำนองเดียวกันกระบวนการแลกเปลี่ยนข้อมูลนี้จะเพิ่มประสิทธิภาพของการกระตุ้นการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันหรือแม้แต่สัญญาณเชิงลบที่นำไปสู่การตายของเซลล์เป้าหมาย

มีความพยายามบางอย่างที่จะใช้เอ็กโซโซมเป็นวิธีการรักษามะเร็งชนิดหนึ่งในมนุษย์โดยมีจุดประสงค์เพื่อส่งผ่านข้อมูลที่ปรับเปลี่ยนเซลล์เนื้องอกซึ่งนำไปสู่การตายของเซลล์

ตัวอย่าง

ในสิ่งมีชีวิตเช่นโปรโตซัวและฟองน้ำที่มีการย่อยภายในเซลล์สารที่มีคุณค่าทางโภชนาการจะถูกดูดซึมโดยฟาโกไซโตซิสและซากที่ไม่ย่อยจะถูกกำจัดออกจากเซลล์โดยเอ็กโซไซโทซิส อย่างไรก็ตามในสิ่งมีชีวิตอื่นกระบวนการจะซับซ้อนมากขึ้น

Exocytosis ในสัตว์มีกระดูกสันหลัง

ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในระหว่างการก่อตัวของเม็ดเลือดแดงนิวเคลียสร่วมกับออร์แกเนลล์อื่น ๆ จะกลายเป็นร่องรอย จากนั้นจะห่อด้วยถุงน้ำและขับออกจากเซลล์ผ่านกระบวนการเอ็กโซไซโทซิส

ในทางตรงกันข้ามเซลล์ต่อมไร้ท่อจำนวนมากที่เก็บฮอร์โมนไว้ในถุงขับถ่ายจะเริ่ม exocytosis หลังจากรับรู้สัญญาณจากภายนอกเซลล์เท่านั้นซึ่งเป็นกระบวนการ exocytosis ที่ไม่ต่อเนื่องหรือมีการควบคุม

Exocytosis มีบทบาทสำคัญในกลไกการตอบสนองบางอย่างในร่างกายเช่นการอักเสบ กลไกการตอบสนองนี้ส่วนใหญ่เป็นสื่อกลางโดยฮิสตามีนซึ่งมีอยู่ในเซลล์แมสต์

เมื่อฮีสตามีนถูกปล่อยออกสู่ภายนอกเซลล์ผ่าน exocytosis จะทำให้หลอดเลือดขยายตัวทำให้ซึมผ่านได้มากขึ้น นอกจากนี้ยังเพิ่มความไวในเส้นประสาทรับความรู้สึกทำให้เกิดอาการอักเสบ

Exocytosis ในการปลดปล่อยสารสื่อประสาท

สารสื่อประสาทเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วผ่านทางแยกซินแนปติกซึ่งจับกับตัวรับในส่วนโพสซินแนปติก การจัดเก็บและปล่อยสารสื่อประสาทดำเนินการโดยกระบวนการหลายขั้นตอน

หนึ่งในขั้นตอนที่เกี่ยวข้องมากที่สุดคือการรวมกันของถุงซินแนปติกกับเมมเบรนพรีซิแนปติกและการปลดปล่อยเนื้อหาโดยเอ็กโซซิโทซิสไปยังช่องว่างซิแนปติก การปลดปล่อยเซโรโทนินโดยเซลล์ประสาทเกิดขึ้นในลักษณะนี้

ในกรณีนี้กลไกดังกล่าวถูกกระตุ้นโดยการลดขั้วของเซลล์ซึ่งทำให้เกิดการเปิดช่องแคลเซียมและเมื่อเข้าสู่เซลล์จะส่งเสริมกลไกการขับสารสื่อประสาทนี้ออกทางถุงขับถ่าย

Exocytosis ในยูคาริโอตอื่น ๆ

Exocytosis เป็นวิธีการที่โปรตีนเมมเบรนฝังตัวเข้าไปในเยื่อหุ้มเซลล์

ในเซลล์พืช exocytosis ใช้ในโครงสร้างของผนังเซลล์ ด้วยกระบวนการนี้โปรตีนและคาร์โบไฮเดรตบางชนิดที่ถูกสังเคราะห์ในเครื่องมือ Golgi จะถูกเคลื่อนย้ายไปที่ด้านนอกของเมมเบรนเพื่อใช้ในการสร้างโครงสร้างดังกล่าว

ในโพรทิสต์จำนวนมากที่มีผนังเซลล์ที่ขาดอยู่มีแวคิวโอลที่หดตัวซึ่งทำหน้าที่เป็นปั๊มเซลล์พวกมันรับรู้น้ำส่วนเกินภายในเซลล์และขับออกไปข้างนอกซึ่งเป็นกลไกการควบคุมออสโมติก ฟังก์ชั่นของแวคิวโอลที่หดตัวจะดำเนินการเป็นกระบวนการ exocytosis

ไวรัสบางชนิดใช้ exocytosis

ไวรัสดีเอ็นเอแบบซองใช้เอ็กโซไซโทซิสเป็นกลไกการปลดปล่อย หลังจากการเพิ่มจำนวนและการรวมตัวของ virion ในเซลล์โฮสต์และเมื่อได้รับเยื่อหุ้มเซลล์ของนิวคลีโอโปรตีนแล้วมันจะออกจากนิวเคลียสของเซลล์ย้ายไปยังเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมและจากที่นั่นไปยังถุงขับไล่

ด้วยกลไกการปลดปล่อยนี้เซลล์โฮสต์จะยังคงไม่ได้รับความเสียหายในทางตรงกันข้ามกับไวรัสพืชและสัตว์อื่น ๆ จำนวนมากที่ทำให้เกิดการสลายตัวของเซลล์เพื่อที่จะออกจากเซลล์เหล่านี้

อ้างอิง

1. Alberts, B. , Bray, D. , Hopkin, K. , Johnson, A. , Lewis, J. , Raff, M. , Roberts, K. & Walter, P. (2004). ชีววิทยาของเซลล์ที่จำเป็น นิวยอร์ก: วิทยาศาสตร์การ์แลนด์. พิมพ์ครั้งที่ 2
2. Alberts, B. , Johnson, A. , Lewis, J. , Raff, M. , Roberth, K. , & Walter, P. (2008). อณูชีววิทยาของเซลล์. Garland Science กลุ่ม Taylor และ Francis
3. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010) เซลล์ (หน้า 397-402) Marban
4. Devlin, TM (1992). ตำราชีวเคมี: กับความสัมพันธ์ทางคลินิก. John Wiley & Sons, Inc.
5. Dikeakos, JD และ Reudelhuber, TL (2007) การส่งโปรตีนไปยังเม็ดสารคัดหลั่งที่หนาแน่น: ยังมีอีกมากที่ต้องคัดแยก วารสารชีววิทยาของเซลล์, 177 (2), 191-196.
6. Hickman, C.P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A. , I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008) หลักการบูรณาการของสัตววิทยา นิวยอร์ก: McGraw-Hill 14 ^THฉบับ
7. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brock: ชีววิทยาของจุลินทรีย์. การศึกษาของเพียร์สัน.
8. Maravillas-Montero, JL และMartínez-Cortés, I. (2017). exosomes ของเซลล์ที่นำเสนอแอนติเจนและบทบาทในการควบคุมการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน Revista alergia México, 64 (4), 463-476
9. Pacheco, MM, Diego, MAP และGarcía, PM (2017) Atlas of Plant and Animal Histology. อเลมบิก: การสอนของวิทยาศาสตร์การทดลอง, (90), 76-77
10. ซิลเวอร์ ธ อร์น DU (2008). สรีรวิทยาของมนุษย์ / สรีรวิทยาของมนุษย์: แนวทางบูรณาการ Panamerican Medical Ed.
11. สแตนเนียร์ RY (2539) จุลชีววิทยา ฉันย้อนกลับ
12. สตีเวนส์ CF และวิลเลียมส์ JH (2000) "จูบและเรียกใช้" exocytosis ที่ hippocampal synapses Proceedings of the National Academy of Sciences, 97 (23), 12828-12833.
13. ธีรี, C. (2011). Exosomes: ถุงที่ถูกหลั่งและการสื่อสารระหว่างเซลล์ รายงานชีววิทยา F1000 3.