Секреція

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Секреція — процес виробництва та виділення будь-яких речовин клітиною або залозою. Цей процес присутній у всіх живих організмах. У тварин, на додаток до екзоферментів і гормонів, які полегшують і регулюють складні біохімічні процеси, тканини тіла також виділяють значну кількість речовин, які забезпечують змазування і вологість. У більшості випадків процес секреції внутрішній, але може бути і зовнішнім, наприклад, більшість ссавців виділяють сльози, піт і молоко. Шлункові залози, що оточують шлунок, мають чотири різні види клітин, які виділяють речовини, необхідні для травлення. Ендокринні залози виділяють гормони безпосередньо в кровоток, який переносить їх до місця призначення. Коли мова йде про процес секреції у клітині, частіше за все мається на увазі секреція білків, тому що через великий розмір ці молекули вимагають використання складних систем секреції. Мікроорганізми також секретують багато речовин, необхідних для розчинення їжи, захисту та комунікації.

Клітинна секреція присутня у еукаріотів, бактерій та архей. Деякі структури спільні для всіх них, наприклад АТФ-зв'язані касети (ABC). Sec-система — інша система секреції збережена і гомологічна у всіх доменах живих організмів, у іиших еукаріотів це транслокон Sec 61 у ендоплазматичному ретикулумі, у дріжджів — транслоконовий комплекс і комплекс Sec Y-E-G в бактеріях.

[ред.] Секреція у клітин еукаріотів

Клітини еукаріотів мають дуже розвинену систему, призначену для секреції білків. Білки, призначені для секреції, синтезуються рибосомами, прикріпленими до грубого ендоплазматичного ретикулума. По мірі синтезу, ці білки транспортуються крізь мембрану до люмена (порожнини) ендоплазматичного ретикулума, де вони глікозілюються і де молекулярні шаперони допомагають згортанню білку. Неправильно згорнуті білки зазвичай ідентифікуються трансртуються назад до цитозолю для деградації протеазомою. Везикули, наповнені згорнутими належним чином білками форміють з мембран ЕР та транспортуються да апарату Гольджі.

В апараті Гольджі білки подалі модіфікуються, зокрема шляхом розщеплювання і функціоналізації вуглуводневих груп. Потім білки переміщаються до секреторних везикул, які подорожують уздовж цитоскелету до краю клітини. Останні модіфікації можуть відбуватися вже у секреторних везикулах (наприклад інсулін розколюється з протоінсуліну).

Кінець кінцем, везитули зливаються з цитоплазматичною мембраною протягом процесу, відомого як екзоцитоз, виділяючи свій вміст за мажі клітини.

Протягом всього описаного циклу підтримується строгий біохімічний контроль pH: у цитозолі pH складає 7,4, у ЕР pH 7,0, у апараті Гольджі pH 6,5. Секреторні везикули мають pH між 5,0 і 6,0; деякі секреторний бульбашки розвиваються у лизосоми з pH 4.8.

Багато секретуємих білків, таких як FGF1 (aFGF), FGF2 (bFGF), інтерлейкін-1 (IL1) тощо, які не мають сигнальної послідовності. Вони не використовують класичний шлях через ЕР і апарат Гольджі. Замість цього вони виділяються використовуючі різні некласичні шляхи, залежно від типу клітини та секретуємої речовини.

[ред.] Секреція у бактерій

Секреція присутня у всіх бактерій. Грам-негативні бактерії грамів мають дві мембрани, роблячи секрецію топологічно складніше. Так, відоми як мінімум п'ять спеціалізованих систем секреції у бактерій:

1) Система секреції I типу: АТФ-зв'язані касети, згадали вище.

2) Система секреції II типу: Sec-система для транспорту через внутрішню мембрану і інша система для транспорту через зовнішню мембрану. Ця система використовує один з типів вирсинки, які є модіфікацією Sec-системи, але відмінні від першого типу.

3) Система секреції III типу (T3SS): Гомологічна мотору (базальному тілу) бактеріальних джгутиків. Вона подібна до молекулярного шприца, через який бактерія (наприклад Shigella або Yersinia) може уприснути бікли в еукаріотичну клітину. Низька концентрація Ca2+ в цитозолі відкриває ворота, які регулюють TTSS. Система Hrp у патогенів рослин використовується для уприскання «гарпінів» до рослинних клітин щляхом подібного механізму.

4) Система секреції IV типу: Гомологічна системах прикріплення бактерій та джгутикам архей. Ця система здібна до транспортування як ДНК, так і білків. Як було виявлене, в Agrobacterium tumefaciens, ця система використовується для введення плазміди Ti до клітини господіря, що викликає розвиток пухлини. Helicobactor pylori використовує систему секреції IV типу, щоб уприснути білок Cag в епітеліальні клітини шлунку. Bordetella pertussis, причинний агент коклюшу, виділяє пертусиновий токсін часткови через цю ж систему.

4) Система секреції V типу, також називається автотранспортерною системою: Використовує систему sec для секреції через внутрішню мембрану. Білки, які пройшли цим шляхом, мають властивість формувати бета-баррелі на своєму C-термінусі і встоюватися в зовнішню мембрану для транспорту решти білку назовні. Нарешті, бета-баррель може залишитися в зовнішній мембрані. Деякі дослідники вважають, що ці залишки автотранспортерів дали початок порінам, які є подібними бера-баррелями.

Бактерії, також як мітохондрії і хлоропласти, використовують інші спеціалізовані транспортні системи, наприклад дво-аргінінної трнанслокації (Tat) який, на відміну від Sec-залежних систем, транспортує через мембрани повністю згорниті білки. Назва системи походить від необхідності мати два послідосних аргініни в сигнальній послідовності для використання цієї системи.

[ред.] Посилання

  • The Molecular Biology of the Cell 4th edition - Alberts et al
  • The Physiology and Biochemistry of Prokaryotes 2nd edition – David White
  • Cellsalive.com-David Avon