Appunti istologia

Il processo di esocitosi

Il processo di esocitosi, invece, un processo opposto all'endocitosi, vuol dire che in questo caso le vescicole deriveranno dalla membrana di qualche organello interno che ha appena sintetizzato qualche molecola: lipidi, proteine, ad esempio REL lipidi, il RER proteine, la sintesi delle quali inizia nei ribosomi liberi del citoplasma e poi può terminare o sempre nei ribosomi o a livello del RER. Si termina su questo organello, le proteine tramite vescicole vanno nel Golgi, dove poi attraverso altre vescicole vengono esocitate. In questo caso derivano da compartimenti interni: REL, RER, Golgi e poi da qui vanno alla membrana per portare fuori delle macromolecole.

Gemmazione

Esiste un meccanismo di gemmazione, diverso, raro, solo di alcune cellule del nostro organismo. Mentre nell'esocitosi classica esce solo il materiale neosintetizzato, nel caso della gemmazione il materiale viene esocitato da una vescicola che deriva dalla membrana plasmatica. Questo

perché generalmente fuori dalla cella abbiamo la matrice che, come citoplasma, è un ambiente acquoso, dove sostanze come lipidi non sono solubili e devono essere accompagnati da qualcosa che li renda parzialmente solubili. Esempio: mammella produce latte che in parte è proteico, in parte lipidico. Questa ultima parte non può essere esocitata, il lipide non può essere portato all'esterno; quindi, vengono portati all'esterno tramite vescicole che racchiudono la parte di interesse. Quindi nella gemmazione le vescicole derivano dalla membrana plasmatica che perde porzioni di membrana e materiale. Equilibrio fine membrana Nella cellula avremo una continua comunicazione tra membrana plasmatica e i compartimenti membranosi interni di cui fanno parte REL, RER, Golgi, vescicole stesse e lisosomi, organelli particolari che derivano dal Golgi e contengono enzimi. Abbiamo un continuo scambio di materiale tra questi compartimenti grazie alle vescicole ditrasporto.
Attenzione perché ci deve essere un equilibrio fine tra processi di esocitosi ed endocitosi perché in questi ultimi, usiamo una porzione di membrana plasmatica diminuendo la superficie della membrana, si stacca; nell'esocitosi, una vescicola si fonda con la membrana quindi recuperiamo parte di membrana. Questo vuol dire che la cellula deve sempre equilibrare i processi di endo ed esocitosi. Per questo abbiamo meccanismi di endocitosi aspecifici, come la pinocitosi che banalmente internalizza matrice extracellulare in cui sono sciolte varie tipi di molecole delle quali la cellula non ha nessun interesse ad internalizzare ma avviene per internalizzare porzioni di membrana riequilibrando esocitosi. Avvengono quando processi di esocitosi superano quelli di endocitosi. Come si formano le vescicole, come si muovono, come conosco il proprio destino intra-extracellulare? Per tutti questi processi di formazione, trasporto, fusione con bersaglio, è richiesto il

coinvolgimento di proteine. Per quanto riguarda la formazione della vescicola consociamo la clatrina, e le COP. Questi processi di formazione che riguardano queste proteine avvengono nella membrana plasmatica, dove la clatrina porta alla formazione di vescicole durante i processi di endocitosi. Inoltre interviene anche nella formazione di vescicole a livello del trans-Golgi (zona uscita Golgi).

Ad esempio, la membrana plasmatica impedisce il passaggio di LDL in quanto macromolecole che non possono attraversare il doppio strato fosfolipidico, ma per entrare formano vescicole che si formano in punti particolari che sono ricchi di recettori per macromolecole da trasportare. Sul lato intracitoplasmatico abbiamo proteine clatrina che servono per indurre la formazione di una vescicola. Non solo, oltre a recettori e clatrina abbiamo altre proteine (indicate in giallo nell'immagine) che chiameremo adattine. In questi punti iniziano i processi di endocitosi quando arriva il ligando che deve

interagire con il recettore. Quando arriva si attivano meccanismi che portano clatrina a polimerizzare. Generalmente ha forma di triscelio (immagine, ha tre braccia a circa 120° uno dall'altro), nel momento che si attiva, più molecole si uniscono per formare cestini, strutture eso o pentameriche che obbliga la membrana plasmatica ad introflettersi e si forma la vescicola di trasporto. La clatrina obbliga la membrana ad introflettersi per formare la vescicola. Oltre a clatrina abbiamo adattine, come già detto, che permettono alla clatrina di legarsi ai recettori, adatta relazione tra clatrina e recettori di membrana. Di queste ne esistono varie, acronimo AP, che agiscono all'interno della membrana plasmatica che chiameremo AP2, che agiscono a livello di trans-Golgi AP1 e le AP3 che agiscono sempre a livello del Golgi-trans sono casi particolari cioè non tutte le cellule li hanno, solo alcune cellule del sistema immunitario. Alcune, infatti, la hanno e permetteloro di formare nel Golgi vescicole che porteranno esternazione di molecole citotossiche. Queste cellule del sistema immunitario a cui ci riferiamo sono: linfociti T-citotossici, linfonciti NK: attive contro tumori e virus. La loro azione si esplica attraverso la liberazione di sostanze tossiche, come fanno? Attraverso esocitosi che avviene nel trans Golgi per azione di clatrina e vescicole contenenti AP3, una proteina presente solo in queste cellule e in poche altre. Esistono malattie genetiche derivate da mutazione di AP3 che non permette di svolgere le loro funzioni, esocitando quindi le sostanze tossiche. Questi pazienti colpiti da mutazione sviluppano malattie linfoproliferative, malattie virali continue perché non riescono a controllare la proliferazione di cellule tumorali infettate da virus, per una banale proteina, la adattina che mutata può portare a grave immunodeficienza fino alla morte. Ogni singola proteina ha un'importanza fondamentale nei processi che regolano la

vita della cellula. Le terapie oggi in uso sono tantissime che inducono espressione di proteine che mancano a causa della mutazione per svolgere diversi compiti, non è facile ma possono permettere il corretto funzionamento.

Una piccola curiosità, la AP3 è presente anche in cellule particolari come i melanociti, cellule presenti in epidermide, responsabili del colore. Producono melanina, pigmento che aumenta con esposizione ai raggi solari. Questi ultimi sono dannosi perché entrano in cellula, vanno nel DNA e inducono mutazioni che potenzialmente potrebbe sviluppare cellule tumorali a seguito di mutazioni dei fattori di crescita. Alla base della formazione di un tumore c'è la proliferazione incontrollata. I melanociti hanno come i linfociti T citotossici la proteina AP3, esocitano pigmento grazie alla presenza di questa proteina. Quindi i pazienti che nascono con queste problematiche di mutazione saranno immunodeficienti ed albini. Quindi: mutazione AP3,

proteina adattina che si lega alla clatrina performazione di vescicole. Riassumendo, per formare vescicola rivestita da clatrina avremo bisognodi: adattina (verde chiaro), clatrina (verde scuro), dinamina (gialla), recettori (blu).Ultima proteina ad intervenire è la dinamina, serve per strozzare la porzione che tiene legata lavescicola alla membrana permettendo il distacco.

La clatrina si attiva quando c'è un qualcosa da internalizzare e lei inizia a polimerizzare: strutture di clatrina si uniscono tra di loro a formare delle sorte di cestini che indurrano la formazione dellavescicola.

Cosa succede alla vescicola: il trasporto e le proteine COPClatrina ed adattina non serviranno più, si staccano dalla vescicola e si forma una vescicola "libera",di trasporto; le proteine saranno riutilizzate. Le vescicole saranno direzionate alla giusta direzione.

Esistono altre proteine che possono indurre formazione di vescicole dal trans-Golgi,

sicuramente clatrina è una di queste, ma in altri casi abbiamo anche le COP I e COP II, le proteine cotomeri. Le COP II indicate in rosso, formano le vescicole a livello de RE, insieme di cisterne in connesione tra loro. Il REL deputato alla sintesi di lipidi, RER che presenta ribosomi è deputato alla sintesi di proteine. In entrambi i casi, le macromolecole (lipidi o proteine), come prodotti di sintesi vengono trasportate nel Golgi tramite vescicole rivestite da COP II, nella zona cis, quella di entrata. Quindi, le COP II formano vescicole a livello del RE. Attenzione, a livello dell'apparato del Golgi, le proteine COP I (in azzurro) formeranno vescicole che permetteranno il trasporto dalla zona cis delle macromolecole modificate per glicolisazione. La modifica è ad opera di diversi enzimi sparsi nei compartimenti; per il trasporto da un compartimento all'altro le proteine, lipidi sfruttano vescicole rivestite da COP I. Le vescicole rivestite da COP I siho la necessità di smistare le proteine o i lipidi perché il Golgi, oltre a glicosilare, ha un importantissimo compito di smistare proteine a vari destini: membrana plasmatica (COP I), lisosoma. Alcune proteine, infatti, costituiranno le proteine enzimatiche dei lisosomi. Gli enzimi sono elaborati prima dal RE e poi dal Golgi, una volta usciti non devono dirigersi verso la membrana (costitutivi ma devono essere selezionate e condotte a cellule dette endosomi che contengono un pH acido che ci serve per far funzionare gli enzimi derivati dalle vescicole del Golgi. La fusione tra le strutture permetterà la creazione del lisosoma. In questo caso interverranno le clatrine e le adattine che legandosi ai recettori delle membrane del Golgi saranno specifici per la creazione delle vescicole contenenti enzimi per la creazione di strutture lisosomiali. Come fa la cellula ad arrivare alla corretta destinazione: meccanismo Rab- Snare Conosciamo le proteine Rab: che legano GTP (GTPasi). Si

dividono in due gruppi:

1. 1° gruppo promuove movimento vescicole nella cellula. Esse reclutano proteine dette motrici che permettono articolazione con i microtubuli del citoscheletro

2. 2° gruppo