Vesícula celular: características, tipos y funciones
La vesícula celular es un vehículo de comunicación intracelular y extracelular, en el cual se empacan moléculas sintetizadas en la célula, tales como neurotransmisores, hormonas, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. A estas moléculas se les denomina cargo. La naturaleza química del cargo depende del tipo de vesícula y de su función.
La morfología general de una vesícula consiste en una bicapa lipídica, que forma un saco cerrado, y cuyo lumen es acuoso. El tamaño de las vesículas puede variar. Por ejemplo, en las células acinares del páncreas varía desde 200 hasta 1200 nm, mientras que en las neuronas varía desde 30 hasta 50 nm.
En los eucariotas, los diferentes procesos celulares ocurren en organelas específicas. Sin embargo, es necesario el intercambio de moléculas entre organelas, o el envío de moléculas hacia el espacio extracelular. Debido a ello, se necesita un sistema que permita transportar el cargo a su destino correcto. Esta función la cumplen las vesículas.
Índice del artículo
- 1 Características de las vesículas celulares
- 2 Tipos de vesículas celulares
- 3 Función de las vesículas
- 4 Enfermedades
- 5 Vesículas en diferentes organismos
- 6 Referencias
Hay diferentes tipos de transporte vesicular con sus respectivas características. Sin embargo, hay generalidades tales como la formación de brotes, que está dirigida por una capa o recubierta de proteínas, como la clatrina; y la especificidad de unión, que depende de proteínas transmembranales, o SNARE.
El transporte vesicular incluye la exocitosis y la endocitosis, el transporte entre organelas y la liberación de vesículas extracelulares. En todos los casos, implica la continua formación de brotes, y la escisión y fusión de vesículas de transporte.
La exocitosis consiste en la fusión de una vesícula con la membrana plasmática para liberar el contenido vesicular. Hay tres modos de exocitosis: 1) fusión de colapso completo; 2) beso y carrera; y 3) exocitosis compuesta.
La endocitosis consiste en la recuperación de la membrana plasmática, lo que evita la inflamación celular. Existen diferentes mecanismos de endocitosis.
En el transporte vesicular entre organelas, las proteínas, recién sintetizadas, que se encuentran en el lumen del retículo endoplasmico, son transportadas hacia el aparato de Golgi. Desde esta organela, las vesículas parten hacia el sistema de endomembranas y la membrana plasmática.
Las vesículas extracelulares, que se encuentran en procariotas y eucariotas, se encargan de llevar moléculas de una célula a otra.
Sirven para introducir en el interior celular moléculas o para reciclar componentes de la membrana. Estas vesículas pueden o no estar recubiertas por una capa de proteínas. Las proteínas que recubren la superficie de la vesícula son la clatrina y la caveolina.
Las vesículas endocíticas recubiertas con clatrina se encargan de la internalización de patógenos, tales como el virus de influenza entre otros, las proteínas de la membrana, y los receptores y ligandos extracelulares. Las vesículas recubiertas con caveolina median la entrada de virus, hongos, bacterias y priones.
Mediante un estímulo, las células secretoras (neuronas u otras células) liberan su contenido mediante exocitocis.
La fusión de las membranas durante la exocitosis ocurre mediante dos pasos: 1) unión de la vesícula exocítica al aceptor de la membrana; y 2) fusión de las bicapas lipídicas. En estos pasos participan las proteínas Rab, GTPasas, y SNARE, entre otras.
Las vesículas recubiertas por COPII se transportan desde el retículo endoplásmico al aparato de Golgi. El transporte desde el aparato de Golgi a la vacuola involucra dos vías: ALP (alcalina fosfatasa) a la vacuola; endosomas mediante la vía de las carboxipeptidasas Y y S (CPY y CPS).
Las vesículas de la vía secretora poseen una gran variedad de funciones, entre las cuales se encuentran la secreción de las sustancias siguientes: insulina a partir de las células pancreáticas, neuropéptidos y neurotransmisores, hormonas y sustancias implicadas en la respuesta inmune.
Uno de las funciones mejor conocidas es la liberación de proteínas secretoras a partir del páncreas. Por ejemplo, el quimotripsinógeno, un zimógeno, es liberado mediante la fusión de las vesículas a la membrana, como resultado de una estimulación hormonal.
Las vesículas extracelulares (VE) son de dos tipos: exosomas y ectosomas. Ambos se diferencian por su composición, lo cual determina su función. Los exosomas poseen tetraspanina, integrina, proteoglican e ICAMI. Las ectosomas poseen receptores, glicoproteínas, metaloproteínas y ácidos nucleicos.
Las funciones de las VE incluyen mantenimiento de la homeostasis celular, regulación de la función celular, y comunicación intercelular. Esta última función requiere el transporte de proteínas, ARN (mARN, miARN, ARN no codificante) y secuencias de ADN.
La fusión de las VE a la membrana de las células blanco puede afectar la regulación de la expresión de genes mediante factores de transcripción, proteínas de señalamiento y muchas enzimas. Las VE liberadas por las células madre tienen un papel importante en la reparación de órganos y la protección contra enfermedades.
El funcionamiento fisiológico normal de las células depende, entre varios factores, del transporte de vesículas y su fusión. Por ejemplo, la diabetes tipo 2 se caracteriza por defectos en la secreción de insulina y la translocación mediada por transportadores de glucosa.
Las VE tienen un papel importante en muchas enfermedades. En el cáncer, las VE incrementan la resistencia de drogas quimioterapéuticas, mediada por miRNA,
Las VE tienen un efecto crítico sobre la neurodegeneración. En las enfermedades de Alzheimer y esclerosis multiple, el efecto degenerativo depende de multiples moléculas, tales como miRNA, gangliósidos y proteínas.
En las células cardíacas, los exosomas y ectosomas permiten la comunicación entre células, y además, afectan al desarrollo de la placa ateroclerótica en los vasos mediante la inducción de la inflamación, proliferación, trombosis y respuesta vasoactiva.
En procesos de alergia e inflamación, los miRNA de las EV regulan estos procesos mediante efectos paracrinos.
Se ha puesto especial atención a las VE de protozoarios. Esto se debe a que las VE tienen un papel importante entre la interacción de parásito y huésped.
Algunos de los parásitos cuyas VE han sido estudiadas son Trypanosoma brucei, Trypanosoma cruzi, Leishmania spp., Plasmodium spp., y Toxoplasma spp.
Las VE también se han observado en las bacterias gram positivas y negativas, inclyendo Corynebacterium y las Moraxellaceae. En la mucosa del tracto respiratorio las vesículas de membrana externa (OMV) se unen a dominios de lípidos en las células epiteliales alveolares. Desde allí, los OMV modulan la respuesta inflamatoria.
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