exocitosis

La exocitosis ( / ˌ ɛ k s oʊ s aɪ ˈ t oʊ s ɪ s / ^{[1] [2]} ) es una forma de transporte activo y transporte a granel en el que una célula transporta moléculas (p. ej., neurotransmisores y proteínas ) fuera de la célula ( exo- + citosis ). Como mecanismo de transporte activo, la exocitosis requiere el uso de energía para transportar material. La exocitosis y su contraparte, la endocitosis , son utilizadas por todas las células porque la mayoríaSustancias químicas importantes para ellos son moléculas polares grandes que no pueden atravesar la porción hidrofóbica de la membrana celular por medios pasivos . La exocitosis es el proceso por el cual se libera una gran cantidad de moléculas; por lo tanto, es una forma de transporte a granel. La exocitosis ocurre a través de portales secretores en la membrana plasmática celular llamados porosomas . Los porosomas son una estructura de lipoproteína permanente en forma de copa en la membrana plasmática de la célula, donde las vesículas secretoras se acoplan y fusionan transitoriamente para liberar el contenido intravesicular de la célula.

En la exocitosis, las vesículas secretoras unidas a la membrana se transportan a la membrana celular , donde se acoplan y fusionan en los porosomas y su contenido (es decir, moléculas solubles en agua) se secreta al entorno extracelular. Esta secreción es posible porque la vesícula se fusiona transitoriamente con la membrana plasmática. En el contexto de la neurotransmisión , los neurotransmisores normalmente se liberan desde las vesículas sinápticas hacia la hendidura sináptica a través de la exocitosis; sin embargo, los neurotransmisores también pueden liberarse mediante transporte inverso a través de proteínas de transporte de membrana .

La exocitosis también es un mecanismo por el cual las células pueden insertar proteínas de membrana (como canales iónicos y receptores de superficie celular ), lípidos y otros componentes en la membrana celular. Las vesículas que contienen estos componentes de la membrana se fusionan por completo y se convierten en parte de la membrana celular externa.

En eucariotas hay dos tipos de exocitosis: 1) no constitutiva desencadenada por Ca ²⁺ (es decir, exocitosis regulada) y 2) constitutiva no desencadenada por Ca ²⁺ (es decir, no regulada).La exocitosis no constitutiva desencadenada por Ca ²⁺ requiere una señal externa, una señal de clasificación específica en las vesículas, una clatrinamanto, así como un aumento del calcio intracelular. En los organismos multicelulares, este mecanismo inicia muchas formas de comunicación intercelular, como la transmisión sináptica, la secreción de hormonas por parte de las células neuroendocrinas y la secreción de células inmunitarias. En las neuronas y las células endocrinas, las proteínas SNARE y las proteínas SM catalizan la fusión formando un complejo que une las dos membranas de fusión. Por ejemplo, en las sinapsis, el complejo SNARE está formado por Syntaxin-1 y SNAP25 en la membrana plasmática y VAMP2 en la membrana vesicular. ^[4] La exocitosis en las sinapsis químicas neuronales es Ca ²⁺activado y sirve para la señalización interneuronal. Los sensores de calcio que desencadenan la exocitosis pueden interactuar con el complejo SNARE o con los fosfolípidos de las membranas de fusión. La sinaptotagmina ha sido reconocida como el sensor principal para la exocitosis desencadenada por Ca ^{2+ en animales. [5]} Sin embargo, las proteínas sinaptotagmina están ausentes en plantas y eucariotas unicelulares. Otros posibles sensores de calcio para la exocitosis son proteínas de mano EF (por ejemplo, calmodulina) y dominio C2 (por ejemplo, Ferlins, E-synaptotagmin, Doc2b) que contienen proteínas. No está claro cómo los diferentes sensores de calcio pueden cooperar juntos y mediar en la cinética de exocitosis desencadenada por calcio de una manera específica. ^[6]

Exocitosis de neurotransmisores en una sinapsis de la neurona A a la neurona B.

1. mitocondria
2. Vesícula sináptica con neurotransmisores
3. autorreceptor
4. Sinapsis con neurotransmisor liberado ( serotonina )
5. Receptores postsinápticos activados por neurotransmisores (inducción de un potencial postsináptico)
6. canal de calcio
7. Exocitosis de una vesícula
8. Neurotransmisor recapturado

Maquinaria molecular que impulsa la exocitosis en la liberación de neuromediadores. El complejo central SNARE está formado por cuatro α-hélices aportadas por sinaptobrevina, sintaxina y SNAP-25, la sinaptotagmina sirve como sensor de calcio y regula íntimamente el zipping de SNARE. ^[11]

En la teoría del poro revestido de lípidos, ambas membranas se curvan una hacia la otra para formar el poro de fusión inicial. Cuando las dos membranas se llevan a una distancia "crítica", los grupos de cabeza de lípidos de una membrana se insertan en la otra, creando la base para el poro de fusión.