Formarea granulelor secretoare și reglarea acestora
• Unele molecule de carbohidrați sunt stocate în granule secretoare care se îmbină cu membrana plasmatică și eliberează conținutul numai după stimulare
• Depozitarea proteinelor pentru secreția controlată este adesea însoțită de un proces de condensare în care moleculele de carbohidrați formează asociații și se concentrează pentru a fi livrate ulterior în mediul extracelular
• Condensarea proteinelor cu secreție controlată începe deseori în reticulul endoplasmic, continuă în aparatul Golgi și se termină în vacuole care în cele din urmă formează granule secretoare
• Condensarea în toate stadiile de exocitoză este însoțită de returnarea selectivă a membranelor de granule
• Fuziunea veziculelor sinaptice cu membrana plasmatică are loc cu participarea proteinelor SNARE, dar este reglată de proteine dependente de calciu, în special sinapotagamina
Multe celule eucariote pot stoca proteine secretoare în vezicule intracelulare și ajung în spațiul extracelular numai după stimularea celulei cu un semnal corespunzător (secretagogue). Acest proces se numește secreție controlată, asigură o livrare rapidă a unor cantități mari de metaboliți, fără a utiliza un drum lung de sinteză de novo. În acest fel, pot fi create stocuri de proteine diferite, de la neurotransmițători la hormoni și enzime digestive.
Veziculele corespunzătoare se numesc granule secretoare, ele se formează în rețeaua Golgi în timpul maturării.
sunt concentrate în clusterele tubulare veziculare,
În timp ce alte proteine se deplasează în vezicule acoperite cu COPI.
Primele studii detaliate ale procesului de secreție controlată au fost efectuate pe celulele acinare ale pancreasului, sintetizând proteinele secretoare (în principal enzimele digestive ale stomacului și ale intestinului subțire). Aceste proteine se formează în cantități atât de mari încât formează cea mai mare parte a proteinelor produse de aceste celule. După cum se arată în figura de mai jos, împachetarea proteinelor secretoare începe în stadiile incipiente ale căii secretorii, după ce părăsesc ESR.
Probabil, aceste proteine nu au un semnal de export. și concentrația lor în EPR este aceeași ca în veziculele COPII. Totuși, după confluența veziculelor COPII cu formarea clusterelor tubulare veziculare (VTK), veziculele COPI încep procesul de returnare a componentelor. Cu toate acestea, proteinele secretorii cumva sunt excluse din veziculele COPI rezultate. Ca rezultat, concentrația proteinelor secretoare în VTK crește.
Proteinele secretoare pot fi eliminate datorită prezenței proprietăților comune pentru ele, care le determină să se asocieze una cu cealaltă, excluzând în același timp alte tipuri de proteine din complex. Aceste complexe proteice pot fi prea mari pentru a intra în veziculele COPI care transportă transportul.
Procesul de condensare continuă în aparatul Golgi și în vacuolele, care s-au dezvoltat din rețeaua trans-Golgi. Granulele secretoare care rezultă au aceleași dimensiuni (circa 0,5 pm în diametru) și ocupă o anumită zonă în celulă, adiacentă membranei apice. După primirea de către celulă a semnalului de stimulare de la secretagogue, granulele se îmbină cu membrana menționată. Pentru celulele pancreatice exocrine, un astfel de secretagog este o peptidă numită CCK, care este eliberată în stomac în timpul digestiei alimentelor.
Astfel, prin stimularea eliberării granulelor din pancreas, SCA asigură eliberarea enzimelor digestive în tractul gastrointestinal.
Ambalate în vezicule, care pleacă din rețeaua trans-Golgi și se îmbină cu ele.
Atunci când se constată condensarea conținutului secretor, rămâne un excedent al membranei, care se întoarce pe locul sub formă de vezicule acoperite cu clathrin.
Granulele mature se îmbină cu membrana plasmatică numai după ce celula primește semnalul corespunzător.
Maturarea granulelor secretoare a fost, de asemenea, studiată pe celule de cultură PC12, care reprezintă o linie de celule neuroendocrine derivate din celulele suprarenale și capabile să secrete hormoni ca răspuns la efectul factorului de creștere al celulelor nervoase. Așa cum se arată în figura de mai jos, vacuolele se scot din rețeaua trans-Golgi și apoi se maturează cu o condensare ulterioară. În acest caz, formarea veziculelor de clathrin îndepărtează componentele membranei. În aceste vezicule, pot fi conservate proteinele rețelei trans-Golgi, de exemplu receptorul furin și M-6-F, care intră accidental în membranele granulelor formate.
Fuziunea reglementată a granulelor secretoare cu membrana plasmatică are loc în principal în același mod ca în procesul secretor constitutiv. Principala diferență este că îmbinarea este blocată în stadiul de asamblare a complexului SNARE. Procesul de fuziune este inițiat de aportul de ioni de calciu din mediul extracelular. După cum se arată în figura de mai jos, un rol-cheie în reglementarea acestui proces îl joacă synaptotamina, o proteină care leagă calciu.
Synaptotamina a fost detectată mai întâi în membranele veziculelor sinaptice, granule secretoare specializate care participă la eliberarea neurotransmițătorilor în sinapse. Neuronii sunt celule polarizate cu două domenii: corpul celular și axonul, care nu sunt împărțite în nici un fel. Axoanele sunt depășiri lungi (uneori ajungând la mai mulți metri în lungime) care transmit un impuls electric de la un neuron la altul.
Axoanele termină în sinapse, care reprezintă un tip special de contact cu celulele musculare sau cu corpul (sau cu procese celulare numite dendrite) ale altor neuroni. Membranele plasmatice ale axonului din sinapse sunt caracterizate de o compoziție biochimică extrem de specifică care corespunde funcțiilor de transmitere a impulsului nervos. Synaptotagmins sunt implicați în procesul de secreție reglat în neuroni și în alte celule.
La un capăt al moleculei de synaptotamină, există o ancora de membrană, iar restul moleculei este imersată în citoplasma celulei. Acest domeniu citoplasmatic conține două situsuri de legare la calciu, formează un complex cu toate proteinele SNARE și, aparent, îi sprijină într-o configurație inactivă. Impulsul nervos care determină depolarizarea membranei plasmatice declanșează intrarea ionilor de calciu în celulă prin canalele de calciu din membrana presinaptică.
Creșterea locală a concentrației de ioni de calciu. după cum se sugerează, servește ca un semnal pentru schimbarea conformației sinapotogaminei. Aceste modificări conformaționale au condus la eliberarea sinaptotagminei din complexul SNARE, iar membranele sunt topite.
Se crede că se leagă complexul format de v- și t-SNARE, împiedicând astfel fuziunea membranelor.
Ionii de calciu intră prin canalul de calciu, se leagă de synaptotamina, eliberând astfel complexul SNARE, care asigură fuziunea membranelor.