la exocitosis se define como el transporte y fusión de vesículas secretoras con la membrana plasmática y el espacio extracelular. Hay tres vías de exocitosis que entregan vesículas a la membrana plasmática. Encontrada en todas las células, la vía secretora constitutiva opera continuamente para entregar lípidos y proteínas de membrana recién sintetizados, y proteínas secretoras solubles de la red de Golgi directamente a la membrana plasmática., La vía secretora regulada se encuentra en células especializadas cuyo papel es secretar carga específica, como hormonas, neurotransmisores o enzimas. En estas células, las vesículas secretoras se acumulan y concentran su carga a través de un proceso de movimiento retrógrado a través del Golgi. Una vez que las vesículas se cargan a la concentración correcta, se transportan a través de pistas del citoesqueleto cerca del sitio de secreción (por ejemplo, la sinapsis en las neuronas) para esperar a que la señal se fusione y libere su contenido. La tercera vía de clasificación implica la fusión de lisosomas con la membrana plasmática., Esta exocitosis lisosomal puede entregar la membrana adicional para la reparación, expulsar los desechos no digeridos fuera de la célula, y secretar la carga tal como pigmento,.
ejemplos de las tres vías de exocitosis. La vía secretora constitutiva (flecha naranja) entrega directamente lípidos y proteínas frescos de la membrana a la membrana celular. La vía regulada (flechas verdes) se utiliza para cargas específicas como hormonas y neurotransmisores. Las vesículas secretoras circulan y se acumulan en la membrana, donde esperan una señal de liberación., La vía lisosomal transporta directamente la carga a la membrana (flecha roja), o digiere y expulsa los desechos de la célula (flechas rosadas).
en la mayoría de las células, las vesículas se transportan a lo largo de las pistas de microtúbulos utilizando motores de cinesina o dineína hacia el extremo más o menos del microtúbulo, respectivamente . Sin embargo, las vesículas también pueden ser traficadas a lo largo del citoesqueleto de actina utilizando motores de miosina II y miosina V,., La diafonía entre la actina y las redes de microtúbulos también influye en el movimiento de las vesículas secretoras, con trabajos recientes que muestran que RhoA, y su efector aguas abajo, el nucleador de actina forma mDia1 como un regulador clave para la movilidad de las vesículas a lo largo de las pistas de los microtúbulos .
después de que las vesículas han sido traficadas a la ubicación correcta, el siguiente paso es atarse y acoplarse con la membrana plasmática, seguido de la fusión de la membrana. Estos pasos son catalizados por pequeñas Gtpasas de la familia Rab, efectores asociados a Rab y proteínas SNARE., En la fusión clásica de colapso total, cuando la vesícula se fusiona con la membrana plasmática, las dos bicapas lipídicas se unen, la vesícula libera su contenido, se aplana y se incorpora a la membrana celular. La fusión no clásica implica vesículas que se fusionan transitoriamente con la membrana, liberando su contenido y brotando rápidamente., Esta vía kiss-and-run se caracteriza por la reutilización y el reciclaje de vesículas y se observa a menudo en sinapsis neuronales
exocitosis y mecánica celular
con el fin de evitar múltiples eventos de exocitosis de colapso total que interrumpen el tamaño o la forma de la célula, la endocitosis elimina y recicla rápidamente los componentes de la vesícula de la membrana. Sin embargo, este reciclaje y entrega de membrana por exocitosis puede ser utilizado por la célula para agrandar la membrana y el área de superficie durante los cambios de forma celular., Esto es particularmente relevante para las células sometidas a estrés mecánico, que ocurre durante procesos como la citocinesis, la fagocitosis y la reparación de heridas.
la interacción entre la tensión de la membrana, el despliegue y el tráfico ha sido demostrada por una serie de estudios. En los fibroblastos, la célula se extiende y aumenta el área de superficie inicialmente por la extensión de lamellipodia y el despliegue del reservorio de membrana almacenado en microvellosidades plegadas y blebs., Después de que estas reservas de membrana se agotan, un aumento en la tensión de la membrana activa la segunda etapa de propagación, donde un suministro fresco de membrana se lleva al borde de ataque por exocitosis. Estas vesículas exocíticas contienen predominantemente proteínas ancladas en glicosilfosfatidilinositol (GPI), y son traficadas a la membrana de manera independiente de los microtúbulos. Durante este proceso más lento de propagación, la exocitosis aumenta el área de la membrana plasmática en alrededor del 50%. , , , ., Este proceso secuencial de despliegue de membrana seguido de exocitosis también se produce para facilitar los cambios en la forma de las células de los macrófagos durante la fagocitosis .
recientemente, la tensión de membrana también se ha implicado en la regulación del tipo de fusión de vesículas durante la exocitosis. La inhibición de la pequeña GTPasa Cdc42 de la familia Rho llevó a una exocitosis deteriorada, ya que las vesículas no pudieron agrandar el poro de fusión creado al comienzo de la fusión de la membrana. Esto dio lugar a la exocitosis de la vesícula por la fusión de kiss-and-run en lugar de colapso total., La medición de la tensión de la membrana con pinzas ópticas reveló que la caída del Cdc42 redujo la tensión de la membrana, que fue responsable del cambio en el modo de exocitosis .