Fagosoma: egenskaper, trening og funksjoner
Et fagosom, også kjent som en endocytisk vesikkel, er en vesikkel dannet som en invaginering av plasmamembranen for å oppsluge en fagocytisert partikkel eller organisme. Fagocytose er den eneste fôringsmetoden til noen protister, og brukes også til disse formål av noen dårligere metazoaner.
I de fleste dyr opprettholdes den fagocytiske funksjonen til enkelte celler, men den slutter å ha en ernæringsfunksjon for å bli en ikke-spesifikk beskyttelsesmekanisme mot patogener, samt for eliminering av døde eller senescente celler.
Fagosomet, dannet under fagocytose, vil da smelte til et lysosom, for å gi opphav til et fagolysosom. I dette foregår fordøyelsen av det inntatte materialet. På denne måten kan kroppen fange opp og eliminere bakterier. Noen av disse er imidlertid i stand til å overleve, og til og med trives i fagosomene.
funksjoner
For fagosomer som skal formes, må patogene organismer eller opsoniner binde til en transmembranreseptor, som er tilfeldig fordelt på overflaten av fagocytceller.
Opsoniner er molekyler som fungerer som etiketter, som antistoffer, som skal binde seg til patogener og regulere fagocytose-prosessen.
Fordi fagosomet er dannet som en invaginering av plasmamembranen, vil dens membran ha samme grunnleggende sammensetning av lipid-dobbeltlaget.
Fagosomer har membranbundne proteiner for å rekruttere og smelte med lysosomer for å danne modne fagolysosomer
trening
Fagocytose er en sekvensiell prosess som inkluderer flere stadier som: kjemotaksis, adhesjon, endocytose, dannelse av fagosomet, dannelse av fagolysosomet, surgjøring av fagolysosomet, dannelse av reaktive oksygenmetabolitter, aktivering av lysosomale hydrolaser, frigjøring av det fordøyede materiale, dannelse av gjenværende kropp og til slutt eksocytose.
Endocytose og fagosom
Endocytose er mekanismen ved hvilken partikler eller mikroorganismer vil passere fra utsiden til innsiden celler. Denne prosessen kan optimaliseres ved opsinisering av partiklene og forekommer vanligvis gjennom reseptorer lokalisert i områder av membranen belagt av clathrin.
Prosessen inkluderer invaginering av plasmamembranen som gir opphav til fagocytisk vakuol. Vedheftingen av partiklene eller mikroorganismer til membranen forårsaker polymerisasjonen av actin og også dannelsen av pseudopoder. Disse pseudopodene vil omgjøre materialet som skal inntas og fusjonere bak det.
Under denne prosessen er deltakelsen av flere proteiner som kinase C, fosfonositid 3-kinase og fosfolipase C viktig. Når invaginasjonen slutter å lukke, dannes en vesikkel eller fagosom som skiller seg fra membranen og går mot inne i cellen.
phagolysosome
Kort etter fagosomdannelse skjer depolymeriseringen av F-aktin, som i utgangspunktet er forbundet med fagosom. Membranen til denne cellen blir tilgjengelig for tidlige endosomer.
Deretter beveger phagosomet seg langs mikrotubuli av cytoskeletet, mens man går gjennom en rekke fusjons- og fissionshendelser, som involverer forskjellige proteiner som annexiner og GTPaser rap7, rap5 og rap1.
Disse hendelsene forårsaker fagmembranen og dens innhold til å modne og kan smelte sammen med sent endosomer og deretter med lysosomer for å danne fagolysosomet.
Hastigheten ved hvilken fagosom og lysosomfusjon avhenger av arten av partikkelen som er inntatt, men det tar vanligvis 30 minutter å gjøre det. Denne fusjonen krever ikke nødvendigvis at membranene blir helt samlet for at fagolysosomet skal danne.
I noen tilfeller oppnås foreningen mellom fagosomet og lysosomet gjennom smale, vandige broer. Disse broene tillater bare den begrensede utvekslingen av innholdet i begge strukturer.
Restkropp
Når hydrolysen av partikkelen eller mikroorganismen har skjedd, vil de resulterende molekylene bli frigjort i cytosolen i cellen, og avfallsmaterialet vil bli inneholdt inne i vesiklet, som blir en gjenværende kropp.
Senere vil avfallet slippes ut utenfor cellen ved hjelp av en prosedyre som kalles eksocytose.
funksjoner
Eliminering av patogener
Fagosomene kjent som makrofager og nøytrofiler kalles profesjonelle fagocytter og er cellene ansvarlige for det meste av fangsten og også eliminering av patogener. Disse to celletyper har forskjellige metoder for å nedbryte bakterier.
Neutrofile produserer giftig oksygen, samt klorderivater for å drepe bakterier, samt bruk av proteaser og antimikrobielle peptider. Makrofager, derimot, avhenger mer av surgjøring av fagolysosomer, samt på bruk av proteolytiske og glykolytiske enzymer for å ødelegge patogener.
betennelse
Prosessen med dannelse av fagosomer er relatert til prosesser med betennelse gjennom vanlige signalmolekyler. PI-3 kinase og fosfolipase C, for eksempel, deltar i dannelsen av fagosomer og er også viktige komponenter i den medfødte immunresponsen.
Disse proteinene induserer produksjonen av proinflammatoriske cytokiner i en strengt regulert prosess, og hvis inflammatorisk respons vil avhenge av typen partikkel som er omfattet i fagosomet.
Presentasjon av antigener
De umodne dendritiske cellene er i stand til å utføre prosessen med fagocytose av patogene elementer. Fagosomene av disse cellene nedbryter bare de fagocytosede patogener.
Som et resultat av denne delvise nedbrytning produseres proteinfragmenter av tilstrekkelig størrelse for spesifikk bakteriell gjenkjenning. Disse fragmentene er rettet mot det store histokompatibilitetskomplekset og brukes til å aktivere T-celler for immunresponsen.
ernæring
Mange protister bruker fagocytose som en fôringsmekanisme. Selv i noen tilfeller er dette deres eneste mekanisme for å skaffe næringsstoffer. I disse tilfellene er tiden som er gått mellom englebar matpartikkelen og fordøye den i fagosomen, mye mindre enn den som brukes av profesjonelle fagocytter.
Cell eliminering
Fagosomer er ansvarlige for eliminering av gamle og apoptotiske celler som en mekanisme for å oppnå vev-homeostase. For eksempel har røde blodlegemer en av de høyeste omsetningshastighetene i kroppen. Dermed er senescerende erytrocytter fagocytosed av makrofager som er lokalisert i leveren og milten.
