エンドサイトーシス、エキソサイトーシスの概要

Cell Biology
 

Summary

細胞はエンドサイトーシスによって細胞外から物質を取るし、それにエキソサイトーシスによって分子を積極的にリリースできます。このようなプロセスを含む脂質膜結合型嚢胞と呼ばれます。分子構造の知識両方のメカニズムは、不良になるときに発生する病気の状態と同様に、正常な細胞生理学を理解する鍵です。

このビデオでは、遠藤とエキソサイトーシスの研究の歴史の中でいくつかの重要な発見を簡単に確認することが最初。次に、いくつかのキーの質問を検討したが、細胞ラベリング、融合アッセイ、蛍光イメージングなど、これらの問題を調査する使用される顕著な方法の議論が続きます。最後に、フィールドの科学者によって今日行われている現在の研究を模索します。

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JoVE Science Education Database. 細胞生物学の必需品. エンドサイトーシス、エキソサイトーシスの概要. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

エンドサイトーシスと exocytic 経路は生体のホメオスタシス、組織の機能、細胞の生存に重要です。簡単に言えば、エンドサイトーシスはセルを折り畳み式のそれのまわりの膜、小胞を形成し細胞外スペースから分子を使用するプロセスです。分泌は細胞外空間に物質を放出する小胞を使用して逆のプロセスです。これらのプロセスは、ホルモンの分泌、膜受容体の内在化、病原体呑食と神経の通信で重要な役割を果たすに提案されています。

今日、エンドサイトーシス、エキソサイトーシスの分野で画期的な発見のいくつかをたどる、未回答の質問、今日、使用されている機能の顕著な方法のいくつかを強調し、最後に、これらのプロセスを理解するために実行される特定のいくつかの実験を探索します。

エンドサイトーシス、エキソサイトーシスの現在の理解につながった重大な発見のいくつかを再検討しましょう。

1882、ときイリヤ Metchnikov、光学顕微鏡を用いた観察侵入病原体を特定のセルに巻き込んだエンドサイトーシスに関連した最初のドキュメントをマップできます。彼は細胞が小胞形成を介して病原体を巻き込むこのプロセス「貪食」と呼ばれます。ほぼ半世紀後、1931 年、ウォーレン ・ ルイスでは、液中の細胞を取ったとき「小胞形成の同様のプロセスを観察。この現象「pinocytosis。」と名づけました

1953 年に後でジョージ Palade、細胞の構造と機能の組織を検討している間は「洞窟のような「陥入膜を発見し、、カベオラと呼ばれます。これらは細胞摂取が必要する必要があります彼は推論しました。すぐ後に、1955 年、ノーベル賞受賞者クリスチャン ・ ド ・ デューブ鋳造「食」と"pinocytosis"を包んだ用語エンドサイトーシスただし、エンドサイトーシスの物語はまだ終わっていませんでした。

1975 年、マイケル ・ ブラウンとジョーゼフ ・ ゴールドスタイン、電子顕微鏡の専門家リチャード ・ アンダーソンの細胞表面受容体に結合する低密度リポ蛋白質、または LDL、観測とで「被覆ピット」の形成につながるこれらのピット、内在化されていると endocytose LDL 受容体。これは、「受容体を介したエンドサイトーシス。」と呼ばれる 3 番目タイプの発見同じ年にバーバラ ・ ピアースは主要な外被蛋白質、三つ巴分子を分離し、クラスリンとして名前します。したがって、このプロセスはまた「クラスリン依存性しますエンドサイトーシス」と呼ばれる

それはすべてのエンドサイトーシスをについてだった。今放出を知った方法について説明しましょう。1980 年、ランディ Schekman グループ生成酵母分泌不足、分泌に必要なタンパク質をコードしている重要な遺伝子の存在を明らかにされ。

1993 年にジェームズ ・ ロスマンはいくつかこれらの蛋白質の識別し、その化学的性質に基づいてスネアを呼び出されました。彼の精液、「スネアの仮説」彼は提案したこれらのヘリカル構造をお互いの上にフックをヒューズと開口放出を生成するのに十分な力とより近く来る膜を引き起こしています。

同じ頃、トーマス Südhof は促進し、神経伝達物質放出小胞の融合を正確にタイミング シナプトタグミンと呼ばれるカルシウム感知蛋白によるニューロンのこのプロセスはまた堅く制御されたことを設立しました。一緒に、これらの科学者は、2013 年にノーベル賞を受賞しました。

これらの発見の幅、にもかかわらず多くの魅力的なパズルのまま。現在検討されている質問のいくつかを見てをみましょう。

科学者たちは、エンドサイトーシス、エキソサイトーシスの関数が取得と物質を分泌を超えて移動する方法お願いし始めています。たとえば、どのように継続的に小胞によって解放の神経伝達物質を融合しているセル サイズの壊滅的な拡大することがなく細胞膜に?彼らは拡大を相殺し、資源をリサイクルするために、膜を内面化する細胞を引き起こす信号を識別しようとしています。

もう一つの興味深いトピックは: コンポーネントがこれらのプロセスを駆動する高度な分子機械を構成するもの?たとえば、貪食は侵入病原体を囲む大型膜変形を必要とします。科学者がどのように細胞骨格蛋白質を調査している劇的な膜を改造に貢献するアクチンのような。

最後に、以来、異常なエンドサイトーシス、エキソサイトーシスは深刻な病気につながる、科学者がこの破綻原因を理解することに興味があります。精査されているタンパク質の 1 つは、α-シヌクレイン、その分泌ニューロンからは、近くのニューロンの進歩的な死に関与しているです。その分泌を理解はパーキンソン病などの神経変性疾患の治療に貴重な洞察力を提供できます。

検討されている重要な質問のいくつかを考えてきました、どのようなツールが応答可能なを見てみましょう。

研究者は、セル表面蛋白質のエンドサイトーシスを追跡するのにセルのビオチン化アッセイを使用します。このプロセスには、蛍光タグ ビオチンと表面蛋白質をラベリングし、エンドサイトーシスを受けるセルが含まれます。これは、免疫ブロット分析、蛋白質の内面を明らかにすることができます続きます。

リサイクル神経小胞を定量化するために多くの科学者は FM 染料のような膜固有蛍光分子と細胞をラベル付けします。これらの染料は、外側のリーフレットを固定して結合し、エンドサイトーシスによって内在化されているのみ。次の連続刺激は、彼らが exocytosed が。蛍光顕微鏡によるリリースを分析には、リサイクル プロセス全体をより深く洞察することができます。

多くの場合、操作は開口放出をサポートするコンポーネントでの貢献を理解します、科学者は核融合の試金を設定します。異なる蛍光色素の内容で小胞の 2 つのセットが調製し、一緒に来ることを許可します。マイクロ プレート リーダーを使用して監視することができますは、新しい製品の形成で起因するそれらの融合。

最後に、洗練されたイメージング法、蛍光などのイメージングと蛍光ライブ細胞イメージング、画像形態学的構造およびエンドサイトーシス、エキソサイトーシスの分子イベントにユニークな機会を持つ研究者を紹介します。

最後に、ラボでこれらのツールを今日科学者、実装はいくつかの特定の方法を見てみましょう。

細胞生物学者は、エキソサイトーシスにより負傷した膜を癒す、かの勉強に興味を持っています。ここでは、研究者はまずガラス ビーズを寝返りで FM 色素の溶液中の細胞を負傷しました。その後蛍光イメージングは、エキソサイトーシスの速度が高速の場合、すぐに膜を封印し、FM がセルに漏れを停止を示しています。開口放出が遅いと、広範な細胞内 FM 染色が得られます。

研究者は、特定の融合蛋白質の貢献をモデルに融合の試金を使用できます。ここでは、研究者は細胞の 2 つのプールの表面に異なる小胞膜タンパク質または SNARE タンパク質である「VAMPs」を表現。行われるようにすることを許された融合、結果分光計を用いて定量化します。このセットアップを使用して、科学者たちは複数の VAMPs の核融合の効率を比較することができます。

最後に、研究者は、薬への応答の細胞表面受容体エンドサイトーシスの理解を目指しています。ここでは、科学者治療の薬物によって蛍光タグ付けされたセル、可視化された受容体薬用エンドサイトーシス微速度顕微鏡観察を使用してリアルタイムで起こっています。

ゼウスのエンドサイトーシス、エキソサイトーシスの概要を見てきただけ。このビデオでは、伝達物質の放出のメカニズムを定義する貪食の発見から始まる歴史的なハイライトを確認しました。次に、求められているいくつかのキーの質問を紹介しました。また著名な研究戦略を検討し、現在のアプリケーションのいくつかを説明しました。いつも見てくれてありがとう!

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