EKSOSITOSIS: PROSES, JENIS, FUNGSI DAN CONTOH - BIOLOGI - 2025

The eksositosis adalah proses dimana bahan dikeluarkan dari sitoplasma sel melalui membran sel. Itu terjadi melalui vesikel yang ditemukan di dalam sel, yang disebut eksosom, yang menyatu dengan membran plasma dan melepaskan isinya ke lingkungan luar. Proses sebaliknya disebut endositosis.

Seperti endositosis, ini adalah proses yang unik untuk sel eukariotik. Fungsi endositosis dan eksositosis perlu dalam keseimbangan dinamis dan tepat agar membran sel dapat mempertahankan ukuran dan komposisi yang menjadi ciri khasnya.

Font LadyofHats

Eksositosis terjadi di dalam sel pada awalnya untuk menghilangkan zat yang tidak dapat dicerna oleh mesin pencernaan dan yang masuk ke dalamnya selama proses endositik. Selain itu, ini adalah mekanisme yang digunakan untuk melepaskan hormon pada tingkat sel yang berbeda.

Eksositosis juga dapat mengangkut zat melintasi penghalang sel, yang melibatkan kopling proses masuk dan keluar ke dalam sel.

Suatu zat dapat ditangkap dari satu sisi dinding pembuluh darah melalui proses pinositosis, dimobilisasi melalui sel, dan dilepaskan di sisi lain melalui eksositosis.

Apa itu eksosom?

Eksosom adalah vesikel membran kecil dengan berbagai asal yang disekresikan oleh sebagian besar jenis sel dan diyakini memainkan peran penting dalam komunikasi antar sel. Meskipun eksosom baru saja dijelaskan, minat pada vesikula ini telah meningkat secara dramatis dalam beberapa tahun terakhir.

Penemuan ini memicu minat baru dalam bidang umum vesikel membran yang disekresikan, yang terlibat dalam modulasi komunikasi antar sel.

Eksosom awalnya dipandang sebagai organel seluler yang sangat spesifik dengan bahan yang dibuang oleh sel karena mereka memiliki komponen molekuler yang tidak diinginkan atau "sampah metabolik". Mereka juga dipandang sebagai simbol kematian sel karena membawa zat limbah.

Namun, setelah ditemukan bahwa mereka mengandung protein, lipid dan materi genetik (seperti molekul yang terlibat dalam regulasi, termasuk mRNA dan microRNA), disimpulkan bahwa mereka dapat mempengaruhi sel dengan cara yang lebih kompleks.

Proses

Seperti halnya endositosis, proses sekresi seluler membutuhkan energi dalam bentuk ATP, karena merupakan proses aktif. Badan Golgi memainkan peran mendasar dalam eksositosis, karena membran yang mengemas bahan yang ditujukan untuk sekresi seluler dipecah darinya.

Vesikel transpor intraseluler berasal dari badan Golgi, bergerak dengan isinya melalui sitoplasma, sepanjang mikrotubulus sitoplasma, menuju membran sel, menyatu dengannya dan melepaskan isinya ke cairan ekstraseluler.

Endositosis dan eksositosis menjaga keseimbangan dalam sel yang memungkinkan dimensi dan sifat membran plasma dipertahankan. Jika tidak, membran sel akan berubah dimensinya ketika diperpanjang dengan penambahan membran vesikula ekskretoris yang ditambahkan padanya.

Dengan cara ini, kelebihan membran yang ditambahkan dalam eksositosis diintegrasikan kembali oleh endositosis, mengembalikan membran ini melalui vesikula endositik ke badan Golgi, di mana ia didaur ulang.

Eksosom tidak berasal dari badan Golgi

Tidak semua materi yang ditujukan untuk eksositosis berasal dari jaringan trans dari badan Golgi. Sebagian berasal dari endosom awal. Ini adalah organel seluler yang berspesialisasi dalam menerima vesikel yang terbentuk selama proses endositosis.

Di dalamnya, setelah menyatu dengan endosom, sebagian konten digunakan kembali dan diangkut ke membran sel melalui vesikel yang terbentuk di endosom itu sendiri.

Di sisi lain, di terminal presinaptik, neurotransmiter dilepaskan dalam vesikula independen untuk mempercepat komunikasi saraf. Yang terakhir ini sering berupa vesikel eksositosis konstitutif yang dijelaskan di bawah ini.

Jenis

Proses eksositosis dapat bersifat konstitutif atau intermiten, yang terakhir juga dikenal sebagai eksositosis teregulasi. Vesikel dapat berasal dari kompartemen seluler seperti endosom primer (yang juga menerima vesikula endositik) atau dapat diproduksi langsung di domain trans alat Golgi.

Pengenalan protein terhadap satu jalur eksositosis atau jalur lainnya akan diberikan dengan mendeteksi daerah sinyal bersama antara protein.

Jalur eksositosis konstitutif

Jenis eksositosis terjadi di semua sel dan terus-menerus. Di sini, banyak protein yang dapat larut terus menerus dikeluarkan ke luar sel, dan banyak lainnya didaur ulang, menggabungkan diri ke dalam membran plasma untuk mempercepat dan memungkinkan regenerasinya, karena selama endositosis, membran dengan cepat diinternalisasi.

Jalur eksositosis ini tidak diatur sehingga selalu dalam proses. Dalam sel piala usus dan fibroblas jaringan ikat, misalnya, eksositosis bersifat konstitutif, terjadi terus-menerus. Sel goblet terus-menerus mengeluarkan lendir, sedangkan fibroblas melepaskan kolagen.

Dalam banyak sel yang terpolarisasi dalam jaringan, membran dibagi menjadi dua domain berbeda (domain apikal dan basolateral), yang mengandung serangkaian protein yang berkaitan dengan diferensiasi fungsionalnya.

Dalam kasus ini, protein secara selektif diangkut ke domain yang berbeda melalui jalur konstitutif dari jaringan trans Golgi.

Hal ini dicapai oleh setidaknya dua jenis vesikel sekretori konstitutif yang menargetkan langsung ke domain apikal atau basolateral dari sel-sel terpolarisasi ini.

Jalur eksositosis yang diatur

Proses ini eksklusif untuk sel-sel khusus untuk sekresi, di mana serangkaian protein atau produk kelenjar dipilih oleh domain trans aparatus Golgi dan dikirim ke vesikel sekretori khusus, di mana mereka terkonsentrasi dan kemudian dilepaskan ke matriks ekstraseluler ketika mereka berada. menerima beberapa stimulus ekstraseluler.

Banyak sel endokrin yang menyimpan hormon dalam vesikula sekretori, memulai eksositosis hanya setelah mengenali sinyal dari luar sel, menjadi proses intermiten.

Fusi vesikel ke membran sel adalah proses umum dalam berbagai jenis sel (dari neuron hingga sel endokrin).

Protein terlibat dalam proses eksositosis yang diatur

Dua keluarga protein terlibat dalam proses eksositosis:

• Rab, yang bertanggung jawab atas penahan vesikula ke membran dan memberikan spesifisitas pada transpor vesikuler. Mereka umumnya dikaitkan dengan GTP dalam bentuk aktifnya.
• Di sisi lain, protein efektor SNARE memungkinkan fusi antara membran. Peningkatan konsentrasi kalsium (Ca2 +) di dalam sel, berfungsi sebagai sinyal dalam prosesnya.

Protein Rab mengenali peningkatan Ca2 + intraseluler dan memulai penahan vesikel ke membran. Area vesikel yang menyatu membuka dan melepaskan isinya ke ruang ekstraseluler, sedangkan vesikula menyatu dengan membran sel.

Eksositosis "cium dan lari"?

Dalam hal ini, vesikel yang akan menyatu dengan membran tidak melakukannya sepenuhnya, tetapi melakukannya untuk sementara, membentuk lubang kecil di membran. Ini adalah saat bagian dalam kantong empedu bersentuhan dengan bagian luar sel, melepaskan isinya.

Pori menutup segera setelah itu dan kantong empedu tetap berada di sisi sitoplasma. Proses ini terkait erat dengan sinapsis hipokampus.

fitur

Sel melakukan proses eksositosis, untuk mengangkut dan melepaskan molekul lipofobik yang besar sebagai protein yang disintesis dalam sel. Ini juga merupakan mekanisme dimana limbah yang tersisa di lisosom setelah pencernaan intraseluler dilepaskan.

Eksositosis merupakan perantara penting dalam aktivasi protein yang tetap tersimpan dan tidak aktif (zymogens). Enzim pencernaan, misalnya, diproduksi dan disimpan, aktif setelah dilepaskan dari sel ke dalam lumen usus melalui proses ini.

Eksositosis juga dapat berperan sebagai proses transcytosis. Yang terakhir terdiri dari mekanisme yang memungkinkan beberapa zat dan molekul melewati sitoplasma sel, melewati daerah ekstraseluler ke daerah ekstraseluler lain.

Pergerakan vesikel transcytosis bergantung pada sitoskeleton sel. Mikrofiber aktin memiliki peran motorik, sedangkan mikrotubulus menunjukkan arah yang harus diikuti oleh vesikel.

Transcytosis memungkinkan molekul besar melewati epitel, tetap tidak terluka. Dalam proses ini, bayi menyerap antibodi ibu melalui susu. Ini diserap di permukaan apikal epitel usus, dan dilepaskan ke cairan ekstraseluler.

Eksosom sebagai pembawa pesan antar sel

Dalam sistem kekebalan tubuh, vesikula ekskretoris atau eksosom memainkan peran penting dalam komunikasi antar sel. Beberapa sel, seperti limfosit B, telah terbukti mengeluarkan eksosom dengan molekul penting untuk respon imun adaptif.

Eksosom tersebut juga menghadirkan kompleks peptida MHC ke sel T spesifik dari sistem kekebalan.

Sel dendritik juga mengeluarkan eksosom dengan kompleks peptida MHC, yang memicu respons imun antitumor. Berbagai penelitian telah menunjukkan bahwa eksosom ini diekskresikan oleh beberapa sel dan ditangkap oleh sel lain.

Dengan cara ini, elemen molekuler penting seperti antigen atau kompleks peptida ditambahkan atau diperoleh yang meningkatkan kisaran sel penyaji antigen.

Demikian pula proses pertukaran informasi ini meningkatkan efisiensi induksi respon imun, atau bahkan sinyal negatif yang berujung pada kematian sel target.

Beberapa upaya telah dilakukan untuk menggunakan eksosom sebagai jenis terapi kanker pada manusia, dengan tujuan mentransmisikan informasi yang memodulasi sel tumor, mengarahkannya ke apoptosis.

Contoh

Pada organisme seperti protozoa dan spons yang memiliki pencernaan intraseluler, zat nutrisi diserap oleh fagositosis dan sisa-sisa yang tidak dapat dicerna dikeluarkan dari sel melalui eksositosis. Namun, pada organisme lain, prosesnya menjadi lebih kompleks.

Eksositosis pada vertebrata

Pada mamalia, selama pembentukan eritrosit, nukleus, bersama dengan organel lain, berkontraksi, menjadi vestigial. Ini kemudian dibungkus dalam vesikel dan dikeluarkan dari sel melalui proses eksositosis.

Sebaliknya, banyak sel endokrin yang menyimpan hormon dalam vesikula ekskretoris, memulai eksositosis hanya setelah mengenali sinyal dari luar sel, menjadi proses eksositosis yang terputus-putus atau diatur.

Eksositosis memainkan peran penting dalam beberapa mekanisme respons dalam tubuh, seperti peradangan. Mekanisme respons ini terutama dimediasi oleh histamin, yang terdapat dalam sel mast.

Ketika histamin dilepaskan ke luar sel melalui eksositosis, ini memungkinkan pelebaran pembuluh darah, membuatnya lebih permeabel. Selain itu, meningkatkan kepekaan pada saraf penginderaan, menyebabkan gejala peradangan.

Eksositosis dalam pelepasan neurotransmitter

Neurotransmitter bergerak cepat melalui persimpangan sinaptik, mengikat reseptor di bagian postsinaptik. Penyimpanan dan pelepasan neurotransmiter dilakukan dengan proses multi-langkah.

Salah satu langkah yang paling relevan adalah penyatuan vesikula sinaptik ke membran presinaptik dan pelepasan isinya melalui eksositosis ke celah sinaptik. Pelepasan serotonin oleh sel saraf terjadi dengan cara ini.

Dalam hal ini, mekanisme tersebut dipicu oleh depolarisasi sel, yang menginduksi pembukaan saluran kalsium, dan begitu memasuki sel, ia mendorong mekanisme pengusiran neurotransmitter ini melalui vesikel ekskretoris.

Eksositosis pada eukariota lain

Eksositosis adalah cara protein membran menanamkan dirinya ke dalam membran sel.

Dalam sel tumbuhan, eksositosis digunakan dalam pembentukan dinding sel. Melalui proses ini, beberapa protein dan karbohidrat tertentu yang telah disintesis dalam badan Golgi dimobilisasi ke luar membran, untuk digunakan dalam pembangunan struktur tersebut.

Dalam banyak protista yang tidak memiliki dinding sel, terdapat vakuola kontraktil yang bertindak sebagai pompa sel. Mereka mengenali kelebihan air di dalam sel dan mengeluarkannya ke luar, memberikan mekanisme regulasi osmotik. Fungsi vakuola kontraktil dilakukan sebagai proses eksositosis.

Beberapa virus menggunakan eksositosis

Virus DNA terselubung menggunakan eksositosis sebagai mekanisme pelepasan. Setelah perkalian dan perakitan virion dalam sel inang dan setelah memperoleh membran amplop dari nukleoprotein, ia meninggalkan inti sel, bermigrasi ke retikulum endoplasma dan dari sana ke vesikel pengusiran.

Melalui mekanisme pelepasan ini, sel inang tetap tidak rusak, berbeda dengan banyak virus tumbuhan dan hewan yang menyebabkan autolisis seluler untuk keluar dari sel-sel ini.

Referensi

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2004). Biologi sel esensial. New York: Ilmu Garland. Edisi ke-2
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., & Walter, P. (2008). Biologi Molekuler Sel. Garland Science, Taylor dan Francis Group.
3. Cooper, GM, Hausman, RE & Wright, N. (2010). Sel. (hlm. 397-402). Marban.
4. Devlin, TM (1992). Buku teks biokimia: dengan korelasi klinis. John Wiley & Sons, Inc.
5. Dikeakos, JD, & Reudelhuber, TL (2007). Mengirimkan protein ke butiran sekretori inti padat: masih banyak yang harus dipilah. Jurnal biologi sel, 177 (2), 191-196.
6. Hickman, C.P, Roberts, LS, Keen, SL, Larson, A., I´Anson, H. & Eisenhour, DJ (2008). Prinsip Terpadu zoologi. New York: McGraw-Hill. 14 ^th Edition.
7. Madigan, MT, Martinko, JM & Parker, J. (2004). Brock: Biologi Mikroorganisme. Pendidikan Pearson.
8. Maravillas-Montero, JL, & Martínez-Cortés, I. (2017). Eksosom sel penyaji antigen dan perannya dalam regulasi respons imun. Revista alergia México, 64 (4), 463-476.
9. Pacheco, MM, Diego, MAP, & García, PM (2017). Atlas Histologi Tumbuhan dan Hewan. Alembic: Didactics of Experimental Sciences, (90), 76-77.
10. Silverthorn, DU (2008). Fisiologi Manusia / Fisiologi Manusia: Pendekatan Terpadu. Panamerican Medical Ed.
11. Stanier, RY (1996). Mikrobiologi. Saya terbalik.
12. Stevens, CF, & Williams, JH (2000). Eksositosis "cium dan lari" di sinapsis hipokampus. Prosiding National Academy of Sciences, 97 (23), 12828-12833.
13. Théry, C. (2011). Eksosom: vesikel yang disekresikan dan komunikasi antar sel. Laporan biologi F1000, 3.