FAGOSOM: CHARAKTERISTIKA, FORMOVÁNÍ A FUNKCE - BIOLOGIE - 2025

Fagosomem také známý jako endocytického váčku, je vytvořena jako váček invaginaci plasmatické membrány tak, že zahrnuje fagocytární částice nebo mikroorganismus. Fagocytóza je pro některé protisty jedinou metodou krmení a pro tento účel ji používají i nižší metazoany.

U většiny zvířat je však fagocytární funkce některých buněk zachována, ale přestávají mít nutriční funkci, aby se stala nespecifickým ochranným mechanismem proti patogenům, jakož i pro eliminaci mrtvých nebo stárnoucích buněk.

Základní ilustrace fagocytózy. Převzato a upraveno z: GrahamColm na anglické Wikipedii.

Fagosom, vytvořený během fagocytózy, se poté fúzuje k lysozomu, čímž vznikne fagolysosom. Přitom dochází k trávení přijímaného materiálu. Tímto způsobem může tělo zachytit a zabít bakterie. Některé z nich jsou však schopny přežít a dokonce i prosperovat v rámci fagosomů.

vlastnosti

Aby se fagosomy mohly tvořit, musí se patogeny nebo opsoniny vázat na transmembránový receptor, který je náhodně distribuován na povrchu fagocytárních buněk.

Opsoniny jsou molekuly, které slouží jako značky, jako jsou protilátky, které se vážou k patogenům a regulují proces fagocytózy.

Protože fagosom je vytvořen jako invaze plazmatické membrány, bude mít jeho membrána stejné základní složení jako lipidová dvojvrstva.

Fagosomy mají na membráně vázané proteiny, které získávají a fúzují s lysozomy, aby vytvořily zralé fagolysosomy

Výcvik

Fagocytóza je sekvenční proces, který zahrnuje několik fází, jako jsou: chemotaxe, adheze, endocytóza, tvorba fagosomu, tvorba fagolysosomu, acidifikace fagolysosomu, tvorba reaktivních metabolitů kyslíku, aktivace lysozomálních hydroláz, uvolňování štěpeného materiálu, tvorba zbytkové tělo a nakonec exocytóza.

Endocytóza a fagosom

Endocytóza je mechanismus, kterým částice nebo mikroorganismy jdou z vnějšku do vnitřních buněk. Tento proces může být optimalizován opsinizací částic a obecně probíhá prostřednictvím receptorů umístěných v oblastech membrány potažených klathrinem.

Tento proces zahrnuje invaginaci plazmatické membrány, což vede k fagocytární vakuole. Přilnavost částic nebo mikroorganismů k membráně způsobuje polymeraci aktinu a také tvorbu pseudopodií. Tyto pseudopody obklopí materiál, který má být požíván, a za ním se roztaví.

Během tohoto procesu je důležitá účast několika proteinů, jako je například kináza C, fosfoinositid 3-kináza a fosfolipáza C. Když končí invaze, končí se váček nebo fagosom, který se oddělí od membrány a unáší se směrem k uvnitř buňky.

Fagolysosom

Krátce po vytvoření fagosomu dochází k depolymerizaci F-aktinu, která je zpočátku spojena s fagosomem. Membrána této buňky je přístupná časným endosomům.

Potom se fagosom pohybuje podél mikrotubulů cytoskeletu, zatímco prochází řadou fúzních a štěpných událostí, do nichž jsou zapojeny různé proteiny, jako jsou annexiny a rap7, rap5 a rap1 GTPázy.

Tyto události zrají fagosomovou membránu a její obsah a mohou fúzovat s pozdními endozomy a později s lysosomy za vzniku fagolysosomu.

Míra, při které se fagosomová a lysozomová pojistka liší, závisí na povaze požité částice, ale obvykle to trvá 30 minut. Tato fúze nutně nevyžaduje, aby se membrány úplně spojily, aby se vytvořil fagolysozom.

V některých případech je spojení mezi fagosomem a lysosomem dosaženo úzkými vodnými můstky. Tyto mosty umožňují pouze omezenou výměnu obsahu obou struktur.

Zbytkové tělo

Jakmile dojde k hydrolýze částice nebo mikroorganismu, výsledné molekuly se uvolní do cytosolu buňky a odpadní materiál zůstane obsažen uvnitř vezikuly, která se stane zbytkovým tělem.

Později bude tento odpad uvolněn mimo buňku pomocí postupu zvaného exocytóza.

Funkce

Eliminace patogenů

Fagosomy známé jako makrofágy a neutrofily se nazývají profesionální fagocyty a jsou buňkami odpovědnými za většinu záchytu a eliminace patogenů. Tyto dva typy buněk mají různé způsoby rozkladu bakterií.

Neutrofily produkují toxický kyslík a také deriváty chlóru, které ničí bakterie, a také používají proteázy a antimikrobiální peptidy. Makrofágy jsou více závislé na acidifikaci fagolysosomů a na použití proteolytických a glykolytických enzymů k ničení patogenů.

Zánět

Proces vytváření fagosomů souvisí se zánětlivými procesy prostřednictvím běžných signalizačních molekul. Například PI-3 kináza a fosfolipáza C se podílejí na tvorbě fagosomů a jsou také důležitými složkami vrozené imunitní odpovědi.

Tyto proteiny indukují produkci prozánětlivých cytokinů v přísně regulovaném procesu a jejichž zánětlivá odpověď bude záviset na typu částice, která je obsažena ve fagosomu.

Prezentace antigenů

Nezralé dendritické buňky jsou schopné fagocytózy patogenních prvků. Fagosomy těchto buněk pouze částečně degradují fagocytované patogeny.

Výsledkem této částečné degradace jsou proteinové fragmenty odpovídající velikosti pro specifické bakteriální rozpoznávání. Tyto fragmenty jsou zacíleny na hlavní histokompatibilní komplex a používají se k aktivaci T buněk pro imunitní odpověď.

Výživa

Mnoho protistů používá fagocytózu jako mechanismus krmení. V některých případech je to dokonce jejich jediný mechanismus pro získávání živin. V těchto případech je doba mezi pohlcením potravinové částice a jejím štěpením ve fagosomu mnohem kratší než doba, kterou používají profesionální fagocyty.

Stádia fagocytózy v Amébě. Převzato a upraveno od: Miklos.

Eliminace buněk

Fagosomy jsou zodpovědné za eliminaci starých a apoptotických buněk jako mechanismu pro dosažení tkáňové homeostázy. Například červené krvinky mají v těle jednu z nejvyšších fluktuací. Senescentní erytrocyty jsou tedy fagocytovány makrofágy umístěnými v játrech a slezině.

Reference

1. G. Karp (2008). Buněčná a molekulární biologie. Koncepty a experimenty. 5. vydání. John Wiley & Sons, Inc.
2. SL Wolfe (1977). Buněčná biologie. Ediciones Omega, SA
3. O. Rojas-Espinosa a P. Arce-Paredes (2003). Fagocytóza: mechanismy a důsledky. První díl. Biochemie.
4. O. Rojas-Espinosa a P. Arce-Paredes (2004). Fagocytóza: mechanismy a důsledky. Druhá část. Biochemie.
5. O. Rojas-Espinosa a P. Arce-Paredes (2004). Fagocytóza: mechanismy a důsledky. Třetí část. Biochemie.
6. Fagosome. Na Wikipedii. Obnoveno z en.wilipedia.org
7. Fagosome: Co je to? Formování, struktura, funkce, proces zrání a bakteriální manipulace. Obnoveno z arribasalud.com