内吞作用和胞吐过程简介

Cell Biology
 

Summary

细胞可以参加物质从细胞外环境,通过内吞作用和积极释放到它通过胞吐作用的分子。这种过程涉及脂质膜囊称为泡。分子知识的和两个机制是结构的理解正常细胞生理学,以及出现当他们变得有缺陷的疾病状态的关键。

这个视频将首先简要回顾一下远藤和胞吐作用的研究史上的几个重要发现。下一步,将审查问题,其后用来探讨这些问题,包括标记细胞、 融合检测和荧光成像的突出方法讨论一些关键。最后,它将探讨今天正在进行的领域的科学家们的研究现状。

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JoVE Science Education Database. 细胞生物学精要. 内吞作用和胞吐过程简介. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

内吞和胞吐通路对于维持细胞内稳态、 组织功能和整体细胞生存至关重要。内吞作用简单地说,是一个单元格使用在分子从细胞外空间折叠了它周围的膜,要形成囊泡的过程。胞吐作用是相反的过程,使用囊泡释放到细胞外空间的物质。这些过程被认为对激素分泌、 膜受体内部化、 病原体被吞没,神经元通讯的关键作用。

今天,我们会折回的一些领域的内吞作用和胞吐作用的具有里程碑意义发现,突出一些悬而未决的问题,今天,使用的特征显著方法,最后,探讨几个特定实验更好地理解这些过程。

让我们重温一些重大的发现,导致目前对细胞内吞作用和胞吐作用的认识。

与有关的内吞作用的第一个文档可以映射回 1882 年,当伊利亚 Metchnikov,用光镜观察特定细胞吞噬入侵的病原体。他被称为"吞噬"这个过程,在细胞吞噬病原体通过囊泡形成。近半个世纪后,在 1931 年,沃伦 · 刘易斯观察到一个相似的囊泡形成过程当细胞液中。他叫这种行为"吞饮"。

后来在 1953 年,乔治 · 帕拉,在审查的结构和功能组织的单元格,同时发现像"洞穴"内陷的膜,并叫他们质膜微囊。他推断,这些必须是所需的细胞摄入。不久之后,于 1955 年,诺贝尔奖得主克里斯蒂安德 · 迪铸造任期内吞作用,其中包括"吞噬"与"胞饮"。然而内, 吞作用的故事并不是还没有结束。

1975 年,迈克尔 · 布朗和约瑟夫 · 戈尔茨坦,与电子显微学专家理查德 · 安德森观察到,当低密度脂蛋白或低密度脂蛋白,将绑定到其细胞表面的受体,它会导致形成"涂层坑"。这些坑然后内在化,见低密度脂蛋白受体。这是发现的第三类,称为"受体介导的内吞作用"。在同一年,芭芭拉皮尔斯分离主要外壳蛋白,一种 triskelion 的分子,并把它命名为网格蛋白。因此,这一过程也称为"网格蛋白介导的内吞作用"。

那关于内吞作用。现在让我们讨论一下我们如何了解胞吐作用。1980 年,兰迪 Schekman 组生成酵母突变体分泌不足,并揭示了存在的重要的基因编码的蛋白胞吐作用的必要条件。

1993 年,詹姆斯 · 罗斯曼确定一些蛋白质,和基于其化学本质他们被称为陷阱。在他精,"网罗假说,"他提出这些螺旋结构钩到对方,造成膜靠近以足够的力量融合和产生胞吐作用。

大约在同一时间,托马斯 Südhof 建立了这一过程由钙敏感的蛋白质,称为 synaptotagmins,培育和准确计时囊泡融合的神经递质释放而在神经元也受到严格控制。在一起,这些科学家被授予诺贝尔奖在 2013 年。

尽管这些发现的广度,许多有趣的小游戏仍然。让我们看看一些今天我们将要探索的问题。

科学家们正在开始问的内吞作用和胞吐作用如何超越获取和分泌的物质。例如,如何融合泡持续释放的神经递质对细胞膜不用灾难性扩展的单元格的大小?他们正在试图确定信号,引起细胞内化膜,以抵消扩张和回收资源。

另一个有趣的话题是: 组件构成的复杂的分子机械驱动这些进程吗?例如,吞噬功能需要大膜变形包围入侵的病原体。科学家们正在调查如何细胞骨架蛋白像肌动蛋白有助于戏剧性膜重塑。

最后,因为异常细胞内吞作用和胞吐作用可以导致严重的疾病,科学家们感兴趣了解是什么原因导致这失调。正在审议的蛋白质之一是 α-突触核蛋白,其分泌物从神经元有牵连的附近神经元的逐渐死亡。理解其胞吐可以神经退行性疾病,如帕金森症的治疗提供有价值的见解。

现在,我们已经考虑了一些关键问题,正在接受调查,让我们看看什么工具,可用来回答这些问题。

研究人员利用细胞生物素化检测跟踪内吞作用的细胞表面蛋白。这一过程涉及到标签表面蛋白的荧光标记生物素,以及然后允许细胞进行细胞内吞作用。后面可以免疫印迹分析,揭示蛋白质内化。

为了量化神经元囊泡回收,很多科学家标签具有特定于膜的荧光分子,如 FM 染料的单元格。这些染料稳定绑定到外部的单张,并只有内化通过内吞作用。之后连续刺激,他们被 exocytosed。用荧光显微镜分析发布允许更深入地洞察整个回收过程。

通常情况下,为了操作并了解组件,它们允许胞吐作用的贡献,科学家们成立了融合检测方法。两套不同的荧光染料含量囊泡是编写并且允许走到一起。它们在形成新的产品,可以使用酶标仪进行监测的结果之间的融合。

最后,复杂的成像方法,包括荧光成像和荧光活细胞成像,目前研究人员与图像中的形态结构和分子事件的内吞作用和胞吐作用的独特机会。

最后,让我们看看一些具体的方法,科学家们正在实施这些工具在实验室中的今天。

细胞生物学家感兴趣学习如何胞吐作用帮助治愈受伤的膜。在这里,研究人员首先受伤细胞 FM 染料溶液中的滚过的玻璃珠。随后荧光成像显示胞吐作用速度快,它会迅速查封膜并停止 FM 泄漏到单元格中。当胞吐作用是缓慢的时它导致广泛的细胞内 FM 染色。

研究人员可以使用融合检测模型具体融合蛋白的贡献。在这里,研究人员表示不同的关联囊泡膜蛋白或"鞋",这是圈套蛋白质,两个池的细胞表面。融合了然后允许发生,和结果量化使用光谱仪。使用此设置,科学家们能够比较多的鞋面融合效率。

最后,研究人员的目标理解细胞表面受体胞吞作用的药物反应。在这里,科学家们治疗荧光标记的细胞,用一种药物,和可视化的受体药使用延时显微镜实时发生的内吞作用。

你刚看了朱庇特的简介内吞作用和胞吐作用。在这个视频中,我们回顾了历史亮点的吞噬功能发现从开始到定义神经递质释放的机制。接下来,我们介绍了被问到的几个关键问题。我们还探究突出的研究策略,并讨论了一些他们当前的应用程序。一如既往,感谢您收看 !

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