salgı - Secretion

Salgı , bir hücreden veya bezden salgılanan kimyasal bir madde gibi, malzemenin bir noktadan diğerine hareketidir . Buna karşılık, atılım , belirli maddelerin veya atık ürünlerin bir hücre veya organizmadan uzaklaştırılmasıdır. Hücre salgısının klasik mekanizması, porozom adı verilen hücre plazma zarındaki salgı portalları aracılığıyladır . Porozomlar, salgı veziküllerinin geçici olarak kenetlendiği ve hücreden intra-veziküler içerikleri serbest bırakmak için birleştiği hücre plazma zarındaki kalıcı kap şeklindeki lipoprotein yapısıdır.

Bakteri türlerinde salgılanması : örneğin efektör moleküllerin taşıma ya da translokasyonunu anlamına proteinler , enzimler ya da toksinler (örneğin kolera toksini olarak patojenik bakteriler , örneğin için Vibrio cholerae iç (çapında) sitoplazma ya da sitosol da dış tarafına bir bakteri hücresinin). Salgı, adaptasyon ve hayatta kalma için doğal çevrelerinde bakteri işleyişinde ve işleyişinde çok önemli bir mekanizmadır.

ökaryotik hücrelerde

gözenekli

mekanizma

İnsan hücreleri de dahil olmak üzere ökaryotik hücreler , oldukça gelişmiş bir salgılama sürecine sahiptir. Proteinler hedeflenen dış için olan sentezlenmiş tarafından ribozomlara kaba yerleştirildi endoplazmik retikulum (ER). Sentezlendikçe, bu proteinler ER lümenine yer değiştirir , burada glikosile edilirler ve moleküler şaperonlar protein katlanmasına yardımcı olur . Yanlış katlı proteinleri genellikle burada ile tanımlanabilir ve retrotranslocated edilir ER-ilişkili bozulma için sitoplazmada bir tarafından parçalanan, proteazom . Veziküller doğru katlanmış proteinleri içeren enter Golgi aygıtını .

Golgi aygıtında, proteinlerin glikosilasyonu modifiye edilir ve bölünme ve işlevselleştirme dahil olmak üzere daha fazla translasyon sonrası modifikasyonlar meydana gelebilir. Proteinler daha sonra boyunca hareket salgı vezikülleri içine taşınır hücre iskeletinin hücrenin kenarına. Salgı keseciklerinde daha fazla değişiklik meydana gelebilir (örneğin, salgı keseciklerinde insülin proinsülinden parçalanır ).

Sonunda, ekzositoz adı verilen bir süreçte , porozom adı verilen bir yapıda hücre zarı ile vezikül füzyonu olur ve içeriğini hücrenin çevresinden dışarı atar .

Bir pH gradyanı kullanılarak bu dizi üzerinde katı biyokimyasal kontrol sağlanır : sitozolün pH'ı 7.4'tür, ER'nin pH'ı 7.0'dır ve cis-golgi'nin pH'ı 6.5'tir. Salgı vezikülleri 5.0 ile 6.0 arasında değişen pH'lara sahiptir; bazı salgı kesecikleri , pH'ı 4.8 olan lizozomlara dönüşür .

Klasik olmayan salgı

FGF1 (aFGF), FGF2 (bFGF), interlökin-1 (IL1) vb. gibi sinyal dizisi olmayan birçok protein vardır . Klasik ER-Golgi yolunu kullanmazlar. Bunlar çeşitli klasik olmayan yollarla salgılanır.

En az dört klasik olmayan (geleneksel olmayan) protein salgılama yolu tarif edilmiştir. Bunlar, 1) muhtemelen membran taşıyıcılar yoluyla plazma zarı boyunca proteinlerin doğrudan translokasyonunu, 2) kabarcıklanma , 3) lizozomal sekresyon ve 4) multiveziküler cisimlerden türetilen eksozomlar yoluyla salımı içerir. Ek olarak, proteinler hücrelerden mekanik veya fizyolojik yaralama yoluyla ve hücrelerin serumsuz ortam veya tamponlarla yıkanmasıyla indüklenen plazma zarındaki öldürücü olmayan, geçici onkotik gözenekler yoluyla salınabilir.

İnsan dokularında

Birçok insan hücre tipi , salgı hücresi olma yeteneğine sahiptir. İyi gelişmiş bir endoplazmik retikuluma ve bu işlevi yerine getirmek için Golgi aygıtına sahiptirler. Dokular, salgıları üretmek dahil gastrointestinal sistem salgılar sindirim enzimleri ve mide asidi , akciğerler salgılar yüzey aktif maddeler ve yağ bezleri salgılar sebum , deri ve saç yağlanması için. Meibomian bezleri içinde göz kapağı sekretinde meibum yağlamak ve göz korumak için.

Gram negatif bakterilerde

Salgı ökaryotlara özgü değildir - aynı zamanda bakteri ve arkelerde de bulunur. ATP bağlayıcı kaset (ABC) tipi taşıyıcılar, yaşamın üç alanında ortaktır. Salgılanan bazı proteinler, salgılanan protein üzerinde bir N-terminal sinyal peptidinin varlığını gerektiren iki translokasyon sisteminden biri olan SecYEG translokonu tarafından sitoplazmik membran boyunca yer değiştirir . Diğerleri, ikiz arginin translokasyon yolu (Tat) ile sitoplazmik membran boyunca yer değiştirir . Gram negatif bakterilerin iki zarı vardır, bu nedenle salgılamayı topolojik olarak daha karmaşık hale getirir. Gram negatif bakterilerde en az altı özel salgı sistemi vardır. Salgılanan birçok protein, bakteri patogenezinde özellikle önemlidir.

Tip I salgılama sistemi (T1SS veya TOSS)

T1SS.svg

Tip I salgılama, Hly ve Tol gen kümelerini kullanan şaperon bağımlı bir salgılama sistemidir. Proses, salgılanacak protein üzerinde lider bir sekans olarak başlar ve HlyA tarafından tanınır ve membran üzerinde HlyB'ye bağlanır. Bu sinyal dizisi, ABC taşıyıcısı için son derece spesifiktir. HlyAB kompleksi, açılmaya başlayan ve TolC'nin HlyD üzerindeki bir terminal molekülü veya sinyali tanıdığı dış zara ulaşan HlyD'yi uyarır. HlyD, TolC'yi iç zara alır ve HlyA, uzun tünelli bir protein kanalı yoluyla dış zarın dışına atılır.

Tip I salgılama sistemi, iyonlardan, ilaçlardan çeşitli büyüklükteki proteinlere (20 – 900 kDa) kadar çeşitli molekülleri taşır. Salgılanan moleküllerin boyutu, küçük Escherichia coli peptidi kolisin V'den (10 kDa) 520 kDa'lık Pseudomonas fluorescens hücre yapışma proteini LapA'ya kadar değişir. En iyi karakterize edilenler RTX toksinleri ve lipazlardır. Tip I sekresyon ayrıca siklik β-glukanlar ve polisakkaritler gibi proteinli olmayan substratların ihracatında da rol oynar.

T2SS.svg

Tip II salgılama sistemi (T2SS)

Tip II sistem veya genel salgı yolunun ana terminal dalı yoluyla salgılanan proteinler, periplazmaya ilk taşınma için Sec veya Tat sistemine bağlıdır . Bir kez orada, bir multimerik (12-14 alt birim) gözenek oluşturan sekretin proteinleri kompleksi yoluyla dış zardan geçerler. Sekretin proteinine ek olarak, 10-15 diğer iç ve dış zar proteinleri, çoğu henüz bilinmeyen işlevlere sahip tam salgılama aparatını oluşturur. Gram-negatif tip IV pili , biyogenezleri için tip II sistemin değiştirilmiş bir versiyonunu kullanır ve bazı durumlarda, tek bir bakteri türü içindeki pilus kompleksi ve tip II sistemi arasında belirli proteinler paylaşılır.

Tip III salgılama sistemi (T3SS veya TTSS)

T3SS.svg

Bakteriyel flagellada bazal gövde ile homologdur. Bu, bir bakterinin (örneğin, belirli Salmonella , Shigella , Yersinia , Vibrio türleri ) ökaryotik hücrelere protein enjekte edebildiği moleküler bir şırınga gibidir . Sitozoldeki düşük Ca2 + konsantrasyonu, T3SS'yi düzenleyen kapıyı açar. Düşük kalsiyum konsantrasyonunu tespit etmek için böyle bir mekanizma, Yersinia pestis tarafından kullanılan ve düşük kalsiyum konsantrasyonlarını tespit etmek için kullanılan ve T3SS ekini ortaya çıkaran lcrV (Düşük Kalsiyum Tepkisi) antijeni ile gösterilmiştir . Bitki patojenlerindeki Hrp sistemi, benzer mekanizmalar yoluyla harpinleri ve patojen efektör proteinleri bitkilere enjekte eder. Bu salgılama sistemi ilk olarak Yersinia pestis'te keşfedildi ve toksinlerin, hücre dışı ortama salgılanmak yerine, doğrudan bakteri sitoplazmasından konakçının hücrelerinin sitoplazmasına enjekte edilebileceğini gösterdi.

Tip IV salgılama sistemi (T4SS veya TFSS)

T4SS
T4SS.svg
Tip IV salgılama sistemi
tanımlayıcılar
Sembol T4SS
Pfam PF07996
InterPro IPR012991
SCOP2 1gl7 / KAPSAM / SUPFAM
TCDB 3.A.7
OPM süper ailesi 215
OPM proteini 3jqo

Bakterilerin konjugasyon makinelerine, konjugatif pili'ye homologdur . Hem DNA hem de proteinleri taşıma yeteneğine sahiptir. Agrobacterium tumefaciens'te keşfedildi , bu sistem Ti plazmidinin T-DNA kısmını bitki konakçısına sokmak için bu sistemi kullanır ve bu da etkilenen alanın bir taç galına (tümör) dönüşmesine neden olur. Helicobacter pylori , CagA'yı gastrik karsinogenez ile ilişkili gastrik epitel hücrelerine iletmek için bir tip IV salgılama sistemi kullanır . Boğmacaya neden olan ajan olan Bordetella pertussis , boğmaca toksinini kısmen tip IV sistem yoluyla salgılar . Legionella pneumophila , legionellosis (Lejyoner hastalığı) neden olan madde, bir kullanan tip IVB salgılama sistemi (ICM / nokta olarak bilinen, i oluşumlarından c ellular m ürem esi / d Efekt de o rganelle t rafficking genler) sistemi, bir çok yerini değiştirmek için efektör proteinler ökaryotik konağına girer. Prototipik Tip IVA salgılama sistemi, Agrobacterium tumefaciens'in VirB kompleksidir .

Bu ailenin protein üyeleri, tip IV sekresyon sisteminin bileşenleridir. Bakteriyel konjugasyon makineleriyle atasal olarak ilişkili bir mekanizma yoluyla makromoleküllerin hücre içi transferine aracılık ederler .

İşlev

Kısaca Tip IV salgılama sistemi (T4SS), bakteri hücrelerinin makromolekülleri salgıladığı veya aldığı genel mekanizmadır. Kesin mekanizmaları bilinmemektedir. T4SS ile kodlanan Gram-negatif eşli elemanları bakteri .T4SS hücre zarfı kapsayan kompleksler veya başka bir deyişle, DNA ve proteinler sitoplazması etmek için verici hücreye sitoplazmadan dolaşabilmekte olduğu bir kanal oluşturan 11-13 çekirdek proteinleri bulunmaktadır alıcı hücre. Ek olarak, T4SS ayrıca virülans faktör proteinlerini doğrudan konakçı hücrelere salgılar ve doğal dönüşüm sırasında ortamdan DNA'yı alır , bu da bu makromoleküler salgılama aparatının çok yönlülüğünü gösterir.

Yapı

Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, TraC, özellikle üç sarmal bir demet ve gevşek bir küresel uzantıdan oluşur.

Etkileşimler

T4SS'nin iki efektör proteini vardır: ilk olarak, Anaplasma translokasyonlu substrat 1'i temsil eden ATS-1 ve ikinci olarak , ankirin tekrar alanı içeren protein A'yı temsil eden AnkA . Ek olarak, T4SS birleştirme proteinleri, VirE2'ye bağlanan VirD4'tür.

Tip V salgılama sistemi (T5SS)

T5SS.svg

Ototransporter sistem olarak da adlandırılan tip V salgı, iç zarı geçmek için Sec sisteminin kullanılmasını içerir . Bu yolu kullanan proteinler, peptidin geri kalanının (yolcu alanı) hücrenin dışına ulaşmasına izin vererek, dış zara giren C-terminalleri ile bir beta varil oluşturma yeteneğine sahiptir. Çoğu zaman, ototransporterler bölünür, beta varil alanını dış zarda bırakır ve yolcu alanını serbest bırakır. Bazı araştırmacılar, otomatik taşıyıcıların kalıntılarının benzer beta varil yapıları oluşturan porinlere yol açtığına inanıyor. Bu salgılama sistemini kullanan bir oto- taşıyıcının yaygın bir örneği, Trimerik Oto-taşıyıcı Yapıştırıcılardır .

Tip VI salgılama sistemi (T6SS)

Tip VI salgılama sistemleri ilk olarak 2006 yılında Harvard Tıp Okulu'ndaki (Boston, ABD) John Mekalanos grubu tarafından iki bakteriyel patojende, Vibrio cholerae ve Pseudomonas aeruginosa'da tanımlandı . Bunlar, Vibrio Cholerae'deki Hcp ve VrgG genlerindeki mutasyonlar virülans ve patojenitenin azalmasına yol açtığında tanımlandı . O zamandan beri, Tip VI salgılama sistemleri, hayvan, bitki, insan patojenlerinin yanı sıra toprak, çevre veya deniz bakterileri de dahil olmak üzere tüm proteobakteriyel genomların dörtte birinde bulunmuştur. Tip VI salgılanmasıyla ilgili ilk çalışmaların çoğu, daha yüksek organizmaların patogenezindeki rolüne odaklanırken, daha yakın tarihli çalışmalar, basit ökaryotik avcılara karşı savunmada ve bakteriler arası etkileşimlerdeki rolünde daha geniş bir fizyolojik rol önerdi. Tip VI salgılama sistemi gen kümeleri, ikisi Hcp ve VgrG'nin, sistemin neredeyse evrensel olarak salgılanan substratları olduğu gösterilen 15 ila 20'den fazla gen içerir. Bu sistemdeki bu ve diğer proteinlerin yapısal analizi, T4 fajının kuyruk sivri ucuna çarpıcı bir benzerlik gösterir ve sistemin aktivitesinin fonksiyonel olarak faj enfeksiyonuna benzediği düşünülür.

Dış zar veziküllerinin salınımı

Yukarıda listelenen multiprotein komplekslerinin kullanımına ek olarak, Gram-negatif bakteriler, materyalin salınması için başka bir yönteme sahiptir: bakteriyel dış zar veziküllerinin oluşumu . Dış zarın bölümleri, periplazmik malzemeleri çevreleyen lipopolisakarit açısından zengin bir lipid çift tabakasından yapılmış nano ölçekli küresel yapılar oluşturarak sıkışır ve çevreyi manipüle etmek veya konakçı-patojen arayüzünü istila etmek için zar vezikül kaçakçılığı için kullanılır . Bir dizi bakteri türünden veziküllerin virülans faktörleri içerdiği, bazılarının immünomodülatör etkileri olduğu ve bazılarının doğrudan konakçı hücrelere yapışabileceği ve onları zehirleyebileceği bulunmuştur. veziküllerin salıverilmesi, stres koşullarına genel bir tepki olarak gösterilmiş olsa da, kargo proteinlerini yükleme işlemi seçici görünmektedir.

Gram pozitif bakterilerde salgı

Bazı Staphylococcus ve Streptococcus türlerinde, aksesuar salgılama sistemi, yüksek oranda tekrarlayan adezyon glikoproteinlerinin ihracatını yönetir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar