Экзоцитоз подразумевает слияние внутриклеточных секреторных везикул с плазменной мембраной, тем самым доставляя на поверхность клетки интегральные мембранные белки и высвобождая материал во внеклеточное пространство. Важно отметить, что экзоцитоз является также источником липидных фрагментов для расширения мембраны. Связь секреторной везикулы перед стыковкой и слиянием с плазменной мембраной опосредуется экзоцистным комплексом - эволюционно консервированным октамерным комплексом белков.
Последние данные свидетельствуют о том, что экзоцистный комплекс, помимо секреции, принимает участие и в других внутриклеточных процессах. Эти различные функции, похоже, сходятся в определении направления роста мембран в целом ряде систем от грибов до растений и от нейронов до ресничек. В этом обзоре мы обобщаем современные знания о функции экзоцисты в клеточной полярности, сигнализации и клеточной коммуникации и обсуждаем последствия для здоровья и болезней растений и животных.
Введение
Экзоцитоз подразумевает слияние внутриклеточных секреторных везикул с плазменной мембраной (PM), тем самым доставляя интегральные мембранные белки на поверхность клетки и высвобождая материал во внеклеточное пространство, например, гормоны или компоненты внеклеточного матрикса. Важно отметить, что экзоцитоз является также источником липидных фрагментов для расширения мембраны. Добавление новых мембран в конкретные участки клеточной периферии является фундаментальным требованием для роста, полярности или деления и поэтому имеет решающее значение для функционирования клеток и развития тканей.
Дальнейшее понимание механизмов, регулирующих сортировку, транспортировку и таргетирование секреторных везикул, начинает углубляться. Грузы, исходящие из внутриклеточных эндомембранных компартментов, транспортируются моторными белками по цитоскелетным путям в сторону поляризованных областей PM. Первоначальный контакт везикулы с БМ (так называемый трос) опосредуется экзоцистным комплексом, состоящим из восьми белков, называемых Sec (для "секреции") или Exo (для "экзоцисты-связанной").
Считается, что экзоцистный комплекс с помощью Sec1/Munc-18 соединяет SNARE (растворимый N-этилмалеимидно-чувствительный рецептор белка-влагалища) с противоположными мембранами (2 мишени t-SNARE и 1 везикуляр v-SNARE). Этот парный транс-SNARE комплекс прикрепляет везикулу к приемной мембране и, наконец, индуцирует слияние липидов.
Экзоцистный комплекс был подробно изучен с использованием Saccharomyces cerevisiae в качестве модельного организма. Но даже внутри зарождающегося дрожжевого сообщества механизмы его сборки и способ действия противоречивы. Первоначально предполагалось, что сборка экзоцистового комплекса последовательна. В этой модели Sec3 и Exo70 сидят на ПМ, и эта локализация не зависит от механизмов секреции и транспортировки (Finger et al., 1998). На ТЧ, секция 3 и Exo70 взаимодействуют с фосфатидилинозитолом (4,5)-бисфосфатом (PIP2) и собирают остальную часть экзоцистового комплекса, который транспортируется к ТЧ на везикулах в зависимости от действия.
По этим причинам разделы 3 и Exo70 были описаны как ориентиры для поляризованной секреции. Эта модель предполагает, что как минимум два подкомплекса существуют независимо друг от друга до образования полного комплекса, один на PM и один на секреторной везикуле. Однако впоследствии появились убедительные доказательства того, что эндогенный немаркированный белок Sec3 ведет себя аналогично другим экзоцистовым субъединицам, что ставит под сомнение эту знаковую модель.Кроме того, полностью собранный октамерический комплекс, но не какой-либо подкомплекс, мог быть выделен из S. cerevisiae в ходе наиболее продвинутого на сегодняшний день биохимического исследования экзоцистового комплекса.
Комплекс в значительной степени сохранился в процессе эволюции, и долгое время предполагалось, что свойства и механизмы действия экзоцисты в зарождающихся дрожжах применимы и к другим организмам.
Цель данного обзора - обобщить некоторые из них и еще раз подчеркнуть важность комплекса экзоцисты в нормальных клеточных функциях и патологических ситуациях. Взаимодействие экзоцисты с ее регуляторами было подробно рассмотрено в других местах и здесь не акцентируется.