BUNĚČNÝ VÁČEK: CHARAKTERISTIKA, TYPY A FUNKCE - BIOLOGIE - 2025

Buněčný váček je prostředkem pro intracelulární a extracelulární komunikaci, ve kterém molekuly syntetizované v buňce, jako je například neurotransmitery, hormony, proteinů, lipidů a nukleových kyselin, jsou baleny. Tyto molekuly se nazývají náklad. Chemická povaha náboje závisí na typu žlučníku a jeho funkci.

Obecná morfologie vezikula sestává z lipidové dvojvrstvy, která tvoří uzavřený vak a jejíž lumen je vodnatý. Velikost vezikul se může lišit. Například v acinárních buňkách slinivky břišní se pohybuje v rozmezí od 200 do 1200 nm, zatímco v neuronech se pohybuje v rozmezí od 30 do 50 nm.

Zdroj: Mariana Ruiz Villarreal odvozená práce: Gregor_0492

U eukaryot dochází k různým buněčným procesům ve specifických organelách. Je však nutné vyměnit molekuly mezi organely nebo poslat molekuly ven do extracelulárního prostoru. Z tohoto důvodu je potřebný systém, který umožňuje přepravu nákladu na správné místo určení. Tuto funkci plní vesikuly.

Charakteristika buněčných vezikul

Existují různé typy vezikulárního transportu s jejich příslušnými charakteristikami. Existují však obecnosti, jako je klíčení, které je směrováno vrstvou nebo potažené proteiny, jako je clathrin; a vazebná specificita, která je závislá na transmembránových proteinech nebo SNARE.

Vesikulární transport zahrnuje exocytózu a endocytózu, transport mezi organely a uvolňování extracelulárních váčků. Ve všech případech zahrnuje kontinuální tvorbu výhonků a štěpení a fúzi transportních váčků.

Exocytóza spočívá ve fúzi váčku s plazmatickou membránou za uvolnění vezikulárního obsahu. Existují tři způsoby exocytózy: 1) úplná kolapsová fúze; 2) líbat a běhat; a 3) exocytóza sloučeniny.

Endocytóza spočívá v regeneraci plazmatické membrány, která zabraňuje buněčnému zánětu. Existují různé mechanismy endocytózy.

Ve vezikulárním transportu mezi organely jsou nově syntetizované proteiny, které se nacházejí v lumen endoplazmatického retikula, transportovány do Golgiho aparátu. Z této organely se vezikuly odchýlí směrem k endomembránovému systému a plazmatické membráně.

Extracelulární vezikuly, které se nacházejí v prokaryotech a eukaryotech, jsou zodpovědné za přenos molekul z jedné buňky do druhé.

Druhy buněčných váčků

Endocytické vezikuly

Slouží k zavedení molekul do buňky nebo k recyklaci složek membrány. Tyto vezikuly mohou nebo nemusí být pokryty vrstvou proteinů. Proteiny, které potahují povrch žlučníku, jsou klathrin a caveolin.

Endocytové vesikuly potažené klathrinem jsou zodpovědné za internalizaci patogenů, jako jsou mimo jiné chřipkové viry, membránové proteiny a extracelulární receptory a ligandy. Vesikuly potažené kaveolinem zprostředkovávají vstup virů, hub, bakterií a prionů.

Exocytární váčky

Stimulační buňky (neurony nebo jiné buňky) uvolňují prostřednictvím podnětu svůj obsah prostřednictvím exocytocis.

Membránová fúze během exocytózy nastává ve dvou krocích: 1) vazba exocytového váčku na membránový akceptor; a 2) fúzi lipidových dvojvrstev. Na těchto krocích se podílejí mimo jiné proteiny Rab, GTPázy a SNARE.

Transport vezikul mezi organely

Vesikuly potažené COPII jsou transportovány z endoplazmatického retikula do Golgiho aparátu. Transport z Golgiho aparátu do vakuoly zahrnuje dvě cesty: ALP (alkalická fosfatáza) do vakuoly; endosomů cestou karboxypeptidázy Y a S (CPY a CPS).

Funkce vesikul

Vezikuly sekreční cesty mají širokou škálu funkcí, mezi nimiž jsou sekrece následujících látek: inzulín z pankreatických buněk, neuropeptidů a neurotransmiterů, hormonů a látek zapojených do imunitní odpovědi.

Jednou z nejznámějších funkcí je uvolňování sekrečních proteinů z pankreatu. Například chymotrypsinogen, zymogen, se uvolňuje fúzí váčků na membránu v důsledku hormonální stimulace.

Extracelulární vezikuly (VE) jsou dvou typů: exosomy a ekto-zomy. Oba se liší podle složení, které určuje jejich funkci. Exosomy obsahují tetraspanin, integrin, proteoglykan a ICAMI. Ektosomy mají receptory, glykoproteiny, metaloproteiny a nukleové kyseliny.

Funkce EV zahrnují udržování homeostázy buněk, regulaci buněčných funkcí a mezibuněčnou komunikaci. Druhá funkce vyžaduje transport proteinů, RNA (mRNA, miRNA, antisense RNA) a DNA sekvencí.

Fúze EV na membránu cílové buňky může ovlivnit regulaci genové exprese transkripčními faktory, signálními proteiny a mnoha enzymy. EV uvolňované kmenovými buňkami hrají důležitou roli při opravě orgánů a ochraně před nemocemi.

Nemoci

Normální fyziologická funkce buněk závisí, mezi několika faktory, na transportu vezikul a jejich fúzi. Například diabetes typu 2 je charakterizován defekty sekrece inzulínu a translokací zprostředkovanými transportéry glukózy.

EV hrají důležitou roli u mnoha nemocí. V případě rakoviny zvyšují EV odolnost chemoterapeutických léků zprostředkovanou miRNA, EV mají kritický účinek na neurodegeneraci. Při Alzheimerově chorobě a roztroušené skleróze závisí degenerativní účinek na mnoha molekulách, jako jsou miRNA, gangliosidy a proteiny.

V srdečních buňkách umožňují exozomy a ektozomy komunikaci mezi buňkami a také ovlivňují vývoj aterosklerotického plaku v cévách tím, že vyvolávají zánět, proliferaci, trombózu a vazoaktivní reakci.

V alergických a zánětlivých procesech miRNAs EV regulují tyto procesy prostřednictvím parakrinních účinků.

Vesikuly v různých organismech

Zvláštní pozornost byla věnována EV prvoků. Je to proto, že EV hrají důležitou roli mezi interakcí parazita a hostitele.

Některé z parazitů, jejichž VE byly studovány, jsou Trypanosoma brucei, Trypanosoma cruzi, Leishmania spp., Plasmodium spp. A Toxoplasma spp.

EV byly také pozorovány u grampozitivních a negativních bakterií, včetně Corynebacterium a Moraxellaceae. V sliznici dýchacích cest se váčky vnější membrány (OMV) vážou na lipidové domény v alveolárních epitelových buňkách. Odtud OMV modulují zánětlivou odpověď.

Reference

1. Aaron, T. Place, Maria S. Sverdlov, Oleg Chaga a Richard D. Minshall. 2009. Antioxidanty a redoxní signalizace, 11: 1301.
2. Feyder, S., De Craene, JO, Séverine, B., Bertazzi, DL a Friant, S. 2015. Obchodování s membránou v modelu kvasinek Saccharomyces cerevisiae. Int. J. Mol. Sci., 16: 1509-1525.
3. Fujita, Y., Yoshiota, Y., Saburolto, Junaraya, Kuwano, K. a Ochiya, T. 2014. Mezibuněčná komunikace extracelulárními vesikulami a jejich mikroRNA v astmatu. Clinical Therapeutics, 36: 873–881.
4. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Buněčná a molekulární biologie. Editorial Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogota, Caracas, Madrid, Mexiko, Sāo Paulo.
5. Parkar, NS, Akpa, BS, Nitsche, LC, Wedgewood, LE, Place, AT, Sverdlov, MS, Chaga, O., Minshall, RD 2009. Formování vezikul a endocytóza: funkce, strojní zařízení, mechanismy a modelování.
6. Schmid, SL a Damke, H. 1995. Potahované vezikuly: rozmanitost formy a funkce. The FASEB Journal, 9: 1445–1453.
7. Wu, LG, Hamid, E., Shin, W., Chiang, HC 2014. Exocytóza a endocytóza: režimy, funkce a vazebné mechanismy. Annu. Physiol., 76: 301-331.
8. Yáñez, Mo, Siljander, PRM et al. 2015. Biologické vlastnosti extracelulárních váčků a jejich fyziologické funkce. Journal of Extracellular Vesicles, 4: 1–60.