Ekzositoz
Ekzositoz (/ˌɛksoʊsaɪˈtoʊsɪs/), bir hücrenin molekülleri (örneğin nörotransmitterler ve proteinler) hücre dışına taşıdığı (ekzo + sitoz) bir aktif taşıma ve toplu taşıma şeklidir. Aktif bir taşıma mekanizması olarak ekzositoz, materyalin taşınması için enerji kullanımını gerektirir. Ekzositoz ve onun muadili olan endositoz tüm hücreler tarafından kullanılır çünkü kendileri için önemli olan kimyasal maddelerin çoğu pasif yollarla hücre zarının hidrofobik kısmından geçemeyen büyük polar moleküllerdir. Ekzositoz, büyük miktarda molekülün serbest bırakıldığı bir süreçtir; dolayısıyla bir toplu taşıma şeklidir. Ekzositoz, porozom adı verilen hücre plazma membranındaki salgı portalları aracılığıyla gerçekleşir. Porozomlar, hücre plazma membranında, salgı veziküllerinin geçici olarak kenetlendiği ve vezikül içi içeriği hücreden serbest bırakmak için kaynaştığı kalıcı fincan şeklindeki lipoprotein yapılardır. ⓘ
Ekzositozda, membrana bağlı salgı vezikülleri hücre membranına taşınır, burada porozomlara kenetlenip kaynaşırlar ve içerikleri (yani suda çözünen moleküller) hücre dışı ortama salgılanır. Bu salgılama, vezikülün geçici olarak plazma membranı ile birleşmesi sayesinde mümkün olmaktadır. Nörotransmisyon bağlamında, nörotransmitterler tipik olarak sinaptik veziküllerden sinaptik yarığa ekzositoz yoluyla salınır; ancak nörotransmitterler membran taşıma proteinleri yoluyla ters taşıma yoluyla da salınabilir. ⓘ
Ekzositoz aynı zamanda hücrelerin membran proteinlerini (iyon kanalları ve hücre yüzeyi reseptörleri gibi), lipidleri ve diğer bileşenleri hücre membranına yerleştirebildiği bir mekanizmadır. Bu membran bileşenlerini içeren veziküller dış hücre membranı ile tamamen kaynaşır ve onun bir parçası haline gelir. ⓘ
Hücre zarından geçemeyen maddeler ekzositozla hücre dışına atılır. Meme bezlerinden salgılanan süt, ağız içine salgılanan tükürük, mide hücrelerinden salgılanan sindirim enzimleri, çiçeklerden salgılanan nektar ve hormonların hücre dışına salgılanması ekzositoza örnek olarak verilebilir. ⓘ
 | Sitoloji ile ilgili bu madde taslak seviyesindedir. Madde içeriğini genişleterek Vikipedi'ye katkı sağlayabilirsiniz. ⓘ |
 |
Wikimedia Commons'ta Ekzositoz ile ilgili ortam dosyaları bulunmaktadır. |
Tarihçe
Bu terim 1963 yılında De Duve tarafından önerilmiştir. ⓘ
Türler
Ökaryotlarda iki tür ekzositoz vardır: 1) Ca2+ tetikli, konstitütif olmayan (yani düzenlenmiş ekzositoz) ve 2) Ca2+ ile tetiklenmeyen konstitütif (yani düzenlenmemiş). Ca2+ ile tetiklenen konstitütif olmayan ekzositoz, harici bir sinyal, veziküller üzerinde spesifik bir ayırma sinyali, bir klatrin kaplama ve hücre içi kalsiyumda bir artış gerektirir. Çok hücreli organizmalarda bu mekanizma, sinaptik iletim, nöroendokrin hücreler tarafından hormon salgılanması ve bağışıklık hücrelerinin salgılanması gibi birçok hücreler arası iletişim biçimini başlatır. Nöronlarda ve endokrin hücrelerde SNARE-proteinleri ve SM-proteinleri iki füzyon membranını bir araya getiren bir kompleks oluşturarak füzyonu katalize eder. Örneğin sinapslarda SNARE kompleksi plazma membranında syntaxin-1 ve SNAP25 ile vezikül membranında VAMP2 tarafından oluşturulur. Nöronal kimyasal sinapslarda ekzositoz Ca2+ ile tetiklenir ve internöronal sinyalizasyona hizmet eder. Ekzositozu tetikleyen kalsiyum sensörleri SNARE kompleksiyle ya da kaynaşan membranların fosfolipidleriyle etkileşime girebilir. Sinaptotagmin, hayvanlarda Ca2+ ile tetiklenen ekzositoz için ana sensör olarak kabul edilmiştir. Bununla birlikte, sinaptotagmin proteinleri bitkilerde ve tek hücreli ökaryotlarda bulunmamaktadır. Ekzositoz için diğer potansiyel kalsiyum sensörleri EF-el proteinleri (Örn: Calmodulin) ve C2-domain (Örn: Ferlins, E-synaptotagmin, Doc2b) içeren proteinlerdir. Farklı kalsiyum sensörlerinin birlikte nasıl işbirliği yapabileceği ve kalsiyum tetikli ekzositoz kinetiklerine belirli bir şekilde nasıl aracılık edebileceği açık değildir. ⓘ
Konstitütif ekzositoz tüm hücreler tarafından gerçekleştirilir ve hücre dışı matris bileşenlerinin salınmasına veya taşıma vezikülünün füzyonundan sonra plazma membranına dahil edilen yeni sentezlenmiş membran proteinlerinin iletilmesine hizmet eder. Post-Golgi veziküllerinin oluşumunu, tomurcuklanmasını, translokasyonunu ve plazma membranına füzyonunu sağlayan mekanizma ve moleküler süreçler hakkında net bir fikir birliği yoktur. Füzyon, membran bağlama (tanıma) ve membran füzyonunu içerir. Konstitütif ve regüle sekresyon arasındaki mekanizmanın farklı olup olmadığı hala belirsizdir. Konstitütif ekzositoz için gerekli mekanizma, düzenlenmiş ekzositoz mekanizması kadar çalışılmamıştır. Memelilerde, ELKS ve Exocyst olmak üzere iki bağlama kompleksi yapısal ekzositoz ile ilişkilidir. ELKS, sinaptik ekzositozda da rol oynayan, salgı taşıyıcılarının füzyonunun 'sıcak noktalarını' işaretleyen büyük bir sarmal sarmal proteindir. Ekzosist oktamerik bir protein kompleksidir. Memelilerde ekzosist bileşenleri hem plazma membranında hem de Golgi aparatında lokalize olur ve ekzosist proteinleri Golgi sonrası veziküllerin füzyon noktasında kolokalize olur. Konstitütif ekzositozun membran füzyonuna muhtemelen plazma membranında SNAP29 ve Syntaxin19, vezikül membranında ise YKT6 veya VAMP3 aracılık etmektedir. ⓘ
Prokaryot gram negatif bakterilerdeki veziküler ekzositoz, ekzositozda üçüncü bir mekanizma ve en son bulgudur. Periplazma, mikrobiyal biyokimyasal sinyalleri ökaryotik konak hücrelere veya yakınlarda bulunan diğer mikroplara aktarmak için bakteriyel dış zar vezikülleri (OMV'ler) olarak sıkıştırılır ve salgılayan mikrobun çevresi üzerindeki kontrolünü sağlar - konağın istilası, endotoksemi, beslenme için diğer mikroplarla rekabet etme vb. Konakçı-patojen arayüzünde meydana gelen membran vezikül trafiğine dair bu bulgu, ekzositozun yalnızca ökaryotik bir hücre fenomeni olduğu mitini de ortadan kaldırmaktadır. ⓘ
Adımlar
Ekzositozda beş adım yer alır: ⓘ
Vezikül trafiği
Bazı vezikül taşıma adımları, bir vezikülün orta derecede küçük bir mesafe boyunca taşınmasını gerektirir. Örneğin, proteinleri Golgi aygıtından hücre yüzey alanına taşıyan veziküllerin, hedeflerine yaklaşmak için motor proteinleri ve bir hücre iskeleti izi kullanması muhtemeldir. Bağlama uygun olmadan önce, aktif taşıma için kullanılan proteinlerin çoğu pasif taşıma için ayarlanmış olurdu, çünkü Golgi aygıtı proteinleri taşımak için ATP gerektirmez. Hem aktin hem de mikrotübül tabanı, birkaç motor proteinle birlikte bu süreçlere dahil edilir. Veziküller hedeflerine ulaştığında, onları sınırlayabilecek bağlayıcı faktörlerle temas ederler. ⓘ
Vezikül bağlama
Veziküllerin hedeflerine ilk, gevşek bağlanması ile daha kararlı, paketleme etkileşimleri arasında ayrım yapmak faydalıdır. Bağlama, belirli bir membran yüzeyinden (>25 nm) bir vezikül çapının yaklaşık yarısından daha fazla mesafelerdeki bağlantıları içerir. Tethering etkileşimlerinin sinaptik veziküllerin sinapsta yoğunlaşmasında rol oynaması muhtemeldir. ⓘ
Vezikül kenetlenmesi
Salgı vezikülleri, sıkı bir t-/v-SNARE halka kompleksi aracılığıyla hücre plazma zarındaki porozoma geçici olarak kenetlenir ve kaynaşır. ⓘ
Vezikül hazırlama
Nöronal ekzositozda hazırlama terimi, bir sinaptik vezikülün ilk kenetlenmesinden sonra ancak ekzositozdan önce gerçekleşen tüm moleküler yeniden düzenlemeleri ve ATP'ye bağlı protein ve lipit modifikasyonlarını içerecek şekilde kullanılmıştır, öyle ki neredeyse anlık nörotransmitter salınımını tetiklemek için gereken tek şey kalsiyum iyonlarının akışıdır. Salgısı yapısal olan (yani sürekli, kalsiyum iyonundan bağımsız, tetiklenmeyen) diğer hücre tiplerinde hazırlama yoktur. ⓘ
Vezikül füzyonu
Geçici vezikül füzyonu SNARE proteinleri tarafından yönlendirilir ve vezikül içeriğinin hücre dışı boşluğa (ya da nöronlarda sinaptik yarığa) salınmasıyla sonuçlanır. ⓘ
Verici ve alıcı membranların birleşmesi üç görevi yerine getirir:
- Plazma membranının yüzeyi artar (kaynaşmış vezikülün yüzeyi kadar). Bu, örneğin hücre büyümesi sırasında hücre boyutunun düzenlenmesi için önemlidir.
- Vezikül içindeki maddeler dışarıya salınır. Bunlar atık ürünler veya toksinler ya da sinaptik iletim sırasında hormonlar veya nörotransmitterler gibi sinyal molekülleri olabilir.
- Kesecik zarına gömülü proteinler artık plazma zarının bir parçasıdır. Proteinin vezikülün içine bakan tarafı artık hücrenin dışına bakar. Bu mekanizma transmembran ve taşıyıcıların düzenlenmesi için önemlidir. ⓘ
Vezikül geri kazanımı
Sinaptik veziküllerin geri kazanımı endositoz ile gerçekleşir. Sinaptik veziküllerin çoğu porozom aracılığıyla membrana tam füzyon olmadan (öp-ve-kaç füzyonu) geri dönüştürülür. Konstitütif olmayan ekzositoz ve müteakip endositoz yüksek enerji harcayan süreçlerdir ve bu nedenle mitokondriye bağımlıdır. ⓘ
Elektron mikroskobu kullanılarak salgılamayı takiben hücrelerin incelenmesi, salgılamayı takiben kısmen boş veziküllerin varlığının arttığını göstermektedir. Bu durum, salgılama süreci sırasında veziküler içeriğin sadece bir kısmının hücreden çıkabildiğini düşündürmektedir. Bu ancak vezikülün porozomlarda hücre plazma membranı ile geçici olarak devamlılık kurması, içeriğinin bir kısmını dışarı atması, ardından ayrılması, yeniden kapanması ve sitozole çekilmesi (endositoz) durumunda mümkün olabilir. Bu şekilde, salgı vezikülü, içeriği tamamen boşalana kadar sonraki ekzo-endositoz turları için yeniden kullanılabilir. ⓘ