Էկզոցիտոզ

**Էկզոցիտոզ**, ակտիվ փոխադրման գործընթաց, որի հետևանքով խոշոր մոլեկուլները փոխադրվում են բջջից դեպի արտաբջջային միջավայր: Խոշոր մոլեկուլների օրինակներ են հորմոնները, սպիտակուցները և նյարդամիջնորդանյութերը, որոնք կարող են դուրս բերվել բջջից: Էկզոցիտոզը որպես ակտիվ փոխադրման եղանակ ուղեկցվում է էներգիայի ծախսով։ Էկզոցիտոզը և իր հակառակ գործընթաց էնդոցիտոզը օգտագործվում են բոլոր բջիջների կողմից, քանի որ նրանց համար կարևոր քիմիական նյութերի մեծ մասը բևեռային խոշոր մոլեկուլներ են, որոնք չեն կարող պասիվ փոխադրմամբ անցնել բջջաթաղանթի հիդրոֆոբ լիպիդային երկշերտով։

Էկզոցիտոզը մի գործընթաց է, որի ժամանակ մեծ քանակությամբ նյութեր են ձերբազատվում, այդ պատճառով էլ այն նյութերի զանգավածային փոխադրման եղանակ է։ Այն տեղի է ունենում բջջաթաղանթի արտազատիչ դարպասների միջոցով, որոնք կոչվում են պորոսոմներ։ Պորոսոմները բջջաթաղանթի բաժակաձև մշտական լիպոպրոտեինային կառույցներ են, որտեղ արտազատիչ վեզիկուլները ժամանակավորապես ամրանում և միաձուլվում են, որպեսզի արտազատեն ներվեզիկուլային պարունակությունը բջջից։

Էկզոցիտոզի գործընթացում թաղանթին կապված արտազատիչ վեզիկուլները տեղափոխվում են բջջաթաղանթ, որտեղ նրանք ամրանում և միաձուլվում են պորոսոմներին և նրանց պարունակությունը՝ ջրալույծ մոլեկուլները, արտազատվում են արտաբջջային միջավայր։ Այս արտազատման գործընթացը հնարավոր է, քանի որ վեզիկուլները ժամանակավոր կերպով ձուլվում են պլազմային թաղանթին։ Ինչ վերաբերում է նյարդամիջնորդանյութերին, ապա դրանք սովորաբար արտազատվում են սինապսային ճեղք էկզոցիտոզի միջոցով։ Այնուամենայնիվ նյարդամիջնորդանյութերը կարող են նաև արտազատվել հակադարձ փոխադրմամբ թաղանթային փոխադրիչ սպիտակուցներով։

Էկզոցիտոզը նաև մեխանիզմ է, որի միջոցով բջիջները կարողանում են անցկացնել թաղանթային սպիտակուցներին (իոնային անցուղիներ և բջջի մակերեսի ընկալիչներ), լիպիդներին և այլ թաղանթային բաղադրիչներին բջջաթաղանթի կազմի մեջ։ Վեզիկուլները,որոնք պարունակում են այս բաղադրիչները ամբողջությամբ ձուլվում և դառնում են արտաքին բջջաթաղանթի մասը։

## Պատմություն
Էկզոցիտոզ տերմինը առաջարկվել է Դե Դյուվեի կողմից 1963 թվականին:

## Տեսակներ
Էուկարիոտների մոտ տարբերում ենք էկզոցիտոզի 2 տեսակ՝

# Ca <sup>2+</sup> - կախյալ ոչ կոնստիտուտիվ (այլ կերպ կարգավորվող էկզոտիտոզ) 
# ոչ Ca 2+ - կախյալ կոնստիտուտիվ (այլ կերպ չկարգավորվող էկզոտիտոզ)

''Ca <sup>2+</sup>'' *- կախյալ ոչ կոնստիտուտիվ էկզոցիտոզի* համար անհրաժեշտ է արտաքին ազդակ, վեզիկուլների վրա հատուկ կլատրինային ծածկույթ, ինչպես նաև ներբջջային կալցիումի ավելացում։ Բազմաբջիջ օրգանզիմներում այս մեխանիզմը խթանում է այնպիսի ներբջջային փոխազդեցություններ, ինչպիսիք են սինապտիկ փոխանցումը, հորմոնների արտազատումը նյարդաէնդոկրին բջիջների կողմից և իմուն բջիջների արտազատումը։  Նեյրոններում և էնդոկրին բջիջներում SNARE-սպիտակուցներն ու SM-սպիտակուցները կատալիզում են միաձուլումը՝ առաջացնելով մի համալիր, որը միացնում է երկու թաղանթները իրար։ Օրինակ սինապսներում SNARE համալիրը ձևավորվում է սինտաքսին-1-ի և SNAP25-ի միաձուլումից բջջաթաղանթում, իսկ VAMP2-ը՝  վեզիկուլների թաղանթում: Էկզոցիտոզը նյարդաքիմիական սինապսներում Ca 2+ կախյալ է և ապահովում է միջնեյրոնային  ազդակի փոխանցումը։ Կալցիումական ընկալիչները, որոնք խթանում են էկզոցիտոզը կարող են փոխազդել SNARE համալիրի կամ միաձուլվող բջջաթաղանթի թաղանթային ֆոսֆոլիպիդների հետ։ Կենդանիների մոտ սինապտոտագմինը համարվում է գլխավոր ընկալիչ Ca 2+ կախյալ էկզոցիտոզում։ Այնուամենայնիվ սինապտոտագմին սպիտակուցը բացակայում է բույսերում և միաբջիջ կորիզավորներում։ Այլ հնարավոր կալցիումական ընկալիչներ կարող են լինել էկզոցիտոզում EF- hand սպիտակուցները (կալմոդուլին) և C2- դոմեն պարունակող սպիտակուցները (ֆերլին, E-սինապտոտագմին, Doc2b)։ Պարզաբանված չէ, թե ինչպես են տարբեր կալցիումական ընկալիչներ փոխազդում միմյանց հետ և միջնորդում կալցիում կախյալ կինետիկան էկզոցիտոզում։

*Կոնստիտուտիվ էկզոցիտոզը* իրականանում է բոլոր բջիջներում և ապահովում է բաղադրիչների դուրս բերումը արտաբջջային մատրիքս կամ նոր սինթեզված թաղանթային սպիտակուցների մատակարարումը, որոնք ներառվում են պլազմային թաղանթում տրանսպորտային վեզիկուլի միաձուլումից հետո։ Հստակ տեսակետ չկա վեզիկուլների ձևավորման, ամրացման, տրանսլոկացիայի և Գոլջիի ապարատից անջատվելուց հետո բջջաթաղանթի հետ ձուլման վերաբերյալ։ Միաձուլումը ընդգրկում է թաղանթի ճանաչումը և բուն միաձուլումը։ Դեռևս պարզ չէ,թե արդյոք կոնստիտուտիվ և կարգավորվող սեկրեցիաների գործընթացների միջև եղած մեխանիզմը տարբեր է։ Կոնստիտուտիվ էկզոցիտոզի գործընթացը այնքան ուսումնասիրված չէ, ինչքան կարգավորվող էկզոցիտոզինը։ Կաթնասունների մոտ 2 ճանաչող կոմպլեքսները ELKS-ը և էկզոցիստը կապված են կոնստիտուտիվ էկզոցիտոզի հետ։ ELKS-ը խոշոր կծիկային սպիտակուց է, որը նույնպես ընդգրկված է սինապսային էկզոցիտոզում՝ մատնանշելով  միաձուլվող արտազատիչ վեզիկուլների հատվածները։ Էկզոցիստը օկտամեր սպիտակուցային համալիր է։ Կաթնասուններում էկզոցիստի բաղադրիչները տեղակայված են և՛ պլազմային թաղանթում, և՛ Գոլջիի ապարատում, իսկ էկզոցիստի սպիտակուցները տեղայնացված են Գոլջիից դուրս եկած վեզիկուլների միաձուլման կետում։ Թաղանթի միաձուլումը կոնստիտուտիվ էկզոցիտոզում հավանաբար միջնորդավորվում է SNAP29 և Սինտաքսին19-ով բջջաթաղանթում և YKT6 կամ VAMP3-ով վեզիկուլի թաղանթում։

*Վեզիկուլային էկզոցիտոզը* պրոկարիոտ գրամ բացասական բակտերիաներում  էկզոցիտոզի նոր հայտնաբերված մեխանիզմն է։ Պերիպլազման սեղմված է որպես բակտերիալ արտաքին թաղանթի վեզիկուլներ, որոնք ապահովում են մանրէային բիոքիմիական ազդակների տրանսլոկացիան էուկարիոտ ընդունող բջիջներին կամ այլ մոտակա մանրէներին, իրականացնելով արտազատող մանրէի հսկողությունը իր միջավայրում, ներառյալ ընդունող բջջի մեջ ներխուժումը, էնդոտոքսեմիան, սննդանյութերի համար այլ մանրէների հետ մրցակցույթունը և այլն։ Տեր-հարուցիչ փոխհարաբերության մեջ թաղանթային վեզիկուկյար փոխադրման այս հայտնագործությունը նաև մերժեց այն միֆը,որ էկզոցիտոզը բացառապես էուկարիոտ բջջային ֆենոմեն է։

## Փուլեր

Էկզոցիտոզը իրականանում է 5 փուլով

### Վեզիկուլի տեղափոխում
Վեզիկուլների տեղափոխման որոշակի փուլեր պահանջում են նրանց տեղափոխումը չափավոր փոքր տարածության վրա։ Օրինակ վեզիկուլները, որոնք փոխադրում են սպիտակուցներ Գոլջիի ապարատից բջջի մակերեսի վրա, հավանաբար կօգտագործեն շարժողական սպիտակուցներ և բջջակմախքի ուղին, որպեսզի մոտենան իրենց թիրախին։ Մինչև կապակցումը նպատակահարմար դառնալը, շատ սպիտակուցներ, որոնք օգտագործվում էին ակտիվ փոխադրման համար, նախատեսված կլինեին պասիվ փոխադրման համար, քանի որ Գոլջիի ապարատից սպիտակուցների փոխադրումը ԱԵՖ չի պահանջում։ Եվ՛ ակտինը, և՛ միկրոխողովակների համակարգը ներգրավված են այս գործընթացների մեջ, ինչպես նաև մի քանի այլ շարժողական սպիտակուցներ։ Երբ վեզիկուլներ հասնում են իրենց թիրախին, նրանք փոխազդում են կապող գործոնների հետ և արգելակվում։

### Վեզիկուլի կապակցում
Կապակցումը ենթադրում է համապատասխան թաղանթային մակերեսից  վեզիկուլի տրամագծի կեսից ավելի հեռավորության վրա (>25) առաջացող կապերը։ Կապակցող փոխազդեցությունները հավանաբար ներգրավված են սինապսներում սինապսային վեզիկուլների կուտակման մեջ։

### Վեզիկուլի ամրացում
Արտազատիչ վեզիկուլները ժամանակավոր ամրանում և միաձուլվում են պորոսոմներին բջջաթաղանթում խիտ t-/v-SNARE օղակի համալիրի միջոցով։

### Վեզիկուլի հասունացում
Նյարդային էկզոցիտոզում, *հասունացում* տերմինը իր մեջ ներառում է բոլոր մոլեկուլային գործընթացները և ԱԵՖ-կախյալ սպիտակուցների և լիպիդների ձևափոխումները, որոնք կատարվում են սինապսային վեզիկուլի սկզբնական ամրացումից հետո, բայց էկզոցիտոզից առաջ, այնպես որ կալցիումի իոնների ներհոսքը բավարարի նյարդամիջնորդանյութերի ակնթարթային արտազատման համար։ Մյուս բջիջներում, որտեղ արտազատումը կոնստիտուտիվ է հասունացում չի կատարվում (անընդհատ, Ca 2+ - կախյալ)։

### Վեզիկուլի միաձուլում

Վեզիկուլի ժամականավոր միաձուլումը կատարվում է SNARE սպիտակուցով, որի արդյունքում վեզիկուլի պարունակությունը արտազատվում է արտաբջջային տարածություն (նեյրոնի դեպքում սինապսային ճեղք)։

Դոնոր և ռեցիպիենտ թաղանթների միավորումը երեք խնդիր է լուծում՝

* Պլազմային թաղանթի մակերեսի մեծացում (ձուլված վեզիկուլի հաշվին): Սա կարևոր է բջջի չափսի կարգավորման գործընթացում՝ բջջի աճի շրջանում։
* Վեզիկուլի նյութերը դուրս են գալիս արտաքին միջավայր։ Դրանք կարող են լինել կենսագործունեության արգասիքներ կամ թույներ, և ազդակային մոլեկուլների, ինչպիսիք են հորմոնները, նյարդամիջնորդանյութերը սինապսային փոխադրման ժամանակ։ 
* Վեզիկուլի թաղանթին ամրացած սպիտակուցները  արդեն պլազմայի թաղանթի մի մասն են։ Սպիտակուցի այն մակերեսը,որ դեպի *ներս* էր ուղղված, այժմ արդեն ուղղված է լինելու դեպի *դուրս*։ Այս մեխանիզմը կարևոր է ներթաղանթային և փոխադրիչ սպիտակուցների կարգավորման համար։.

## Վեզիկուլի հետզավթում
Սիանպսային վեզիկուլների հետզավթումը կատարվում է էնդոցիտոզով։ Շատ սինապսային վեզիկուլներ հետ են զավթվում  առանց պորոսոմներում բջջաթաղանթի հետ ամբողջական ձուլման(այլ կերպ կոչվում է համբույր և փախուստ միաձուլում)։ Ոչ կոնստիտուտիվ էկզոցիտոզը և հաջորդող էնդոցիտոզը մեծ էներգատար պրոցեսներ են, և հետևաբար կախում ունեն միտոքոնդիումներից:

Այս վեզիկուլների ուսումնասիրումը էլեկտրոնային մանրադիտակի տակ ցույց տվեց, որ նրանք մասնակի դատարկ են։ Այստեղից ենթադրություն,որ արտազատման գործընթացում միայն վեզիկուլի պարունակության որոշակի քանակություն կարող է դուրս գալ բջջից։ Սա միայն հնարավոր կլիներ,եթե վեզիկուլները ժամանակավորապես միաձուլվեին բջջի բջջաթաղանթի պորոսոմների հատվածում, արտազատեին իրենց պարունակության մի հատվածը, այնուհետև անջատվեին, վերակառուցվեին որպես վեզիկուլ և անցնեին դեպի ցիտոզոլ։ Այս ճանապարհով սեկրետոր վեզիկուլները կարող էին էկզո-էնդոցիտոզի մի քանի շրջապտույտների ընթացքում  վերաօգտագործվել մինչև որ նրանց պարունակությունը ամբողջությամբ դատարկվեր։

## Տես նաև
*Ֆագոցիտոզ

## Ծանոթագրություններ

Կատեգորիա:Բջջային գործընթացներ
Կատեգորիա:Կենսաբանական թաղանթ
Կատեգորիա:Նեյրոֆիզիոլոգիա