エンドサイトーシスとエキソサイトーシスの主な違い
エンドサイトーシスとエキソサイトーシスは、脂質二重層を介した物質の輸送に関与する2つのメカニズムです。
エンドサイトーシスとエキソサイトーシスは、どちらも小胞の形成によって起こります。
真核細胞は、エンドサイトーシスによって粒子や高分子を細胞内に取り込む。
エンドサイトーシスには、ファゴサイトーシスとピノサイトーシスがあり、主なメカニズムとして、病原体の貪食があります。
病原体の貪食は、宿主の防御につながる。
ゴルジ装置内の内容物は、エキソサイトーシスにより細胞外に分泌される。
毒物など不要なものは、同様にエキソサイトーシスによって細胞外に排出される。
エンドサイトーシスとエキソサイトーシスの大きな違いは、エンドサイトーシスが外部環境から細胞内に物質を取り込むことを意味するのに対し、エキソサイトーシスは分泌小胞を介してゴルジ体から外部環境へ物質を送り出すことを意味することである。
本稿では
- エンドサイトーシスとは
– 種類、メカニズム、機能 - エキソサイトーシスとは
– 種類、仕組み、機能 - エンドサイトーシスとエキソサイトーシスの違いとは？
エンドサイトーシスとは
エンドサイトーシスとは、細胞膜を侵して空胞を形成し、生体内に物質を取り込むことである。
この空胞をエンドサイトーシス空胞という。
取り込まれた物質は、エンドサイトーシス液胞の中で、細胞膜の領域に囲まれる。
エンドサイトーシスには、固体粒子の摂取と、その溶質を含む流体の摂取の2種類が確認されている。
固体粒子の取り込みはファゴサイトーシスと呼ばれ、溶質を含む流体の取り込みはピノサイトーシスと呼ばれる。
ファゴサイトーシス
アメーバのような単細胞真核生物では、貪食は細胞摂食とも呼ばれる。
アメーバは食物の粒子を取り込むために貪食作用を利用する。
高等真核生物では、貪食は特殊な食細胞によって行われ、細胞の残骸、バクテリア、ウイルス、あるいは無傷の細胞のいずれかを呑み込むことによって行われる。
粒子が細胞膜上の受容体と結合すると、粒子を取り囲む仮足が形成され、プロセスが開始される。
これらの仮足は、細胞表面のアクチン・ベースの動きによって生成される。
形成された小胞はファゴソームと呼ばれる。
ファゴソームはライソゾームへと引きずり込まれる。
ライソソームとファゴソームが融合してファゴリソームが形成される。
リソソーム内の加水分解酵素の働きにより、摂取した物質が消化される。
貪食によって多細胞生物内の細菌やウイルスなどの外来病原体を破壊することは、生体の防御に関与している。
マクロファージや好中球がプロの食細胞として知られている。
図1：貪食の様子
ピノサイトーシス
受容体を介したエンドサイトーシスはピノサイトーシスと呼ばれ，溶解した溶質とともに体液が細胞内に取り込まれる。
クラスリンでコーティングされたピットは、細胞膜上の受容体が集中した領域です。
これらの領域にある特定の受容体は、取り込まれる高分子と結合している。
ピノサイトーシスは細胞飲用とも呼ばれる。
エキソサイトーシスとは
エクソサイトーシスとは、ゴルジ装置内の物質が分泌小胞によって外部環境へ排出されることである。
ゴルジ装置内の物質は、輸送小胞に輸送される。
この小胞は細胞膜まで移動し、細胞膜の融合により小胞の内容物が外部環境へ放出される。
消化酵素やホルモンはエキソサイトーシスによって細胞外に分泌される。
エキソサイトーシスは、細胞からの老廃物の排出にも関与している。
エキソサイトーシスには、構成的分泌経路と制御的分泌経路の2種類の分泌経路が関与している。
構成的分泌経路
ゴルジ体にあるタンパク質分子のうち、シグナルペプチドが付加されていないものは、構成的分泌経路によって分泌される。
細胞から分泌された産物は、分泌小胞に貯蔵される。
この小胞は密な核を持つため、密核小胞とも呼ばれる。
ヒスタミンのような低分子、ホルモンや消化酵素のようなタンパク質が、細胞から分泌される産物です。
分泌されることが決まっているタンパク質は、分泌タンパク質と呼ばれています。
これらの分泌タンパク質は、分泌小胞に取り込まれると、タンパク質分解によって活性分子を遊離するなどの翻訳後修飾を受ける。
制御された分泌経路
分泌は、細胞外のシグナルによっても活性化されることがあります。
この調節されたエキソサイトーシスを調節性分泌経路という。
ヒスタミンは、リガンドと呼ばれる可溶性の刺激物質が肥満細胞表面の受容体に結合すると、肥満細胞から分泌される。
ヒスタミンはアレルギー反応に伴うくしゃみやかゆみなどを引き起こす。
また、神経伝達物質も制御された分泌経路で分泌される。
図2：エキソサイトーシスの種類
エンドサイトーシスとエキソサイトーシスの違いについて
機能
エンドサイトーシス エンドサイトーシスは、外部環境から物質を取り込むことに関与している。
エキソサイトーシス（Exocytosis）。
ゴルジ体内の老廃物の排出や外部環境への分泌に関与する。
メカニズム
エンドサイトーシス。
エンドサイトーシスでは、異物（固体または液体）を取り囲むエンドサイトーシス小胞が形成される。
エキソサイトーシス エキソサイトーシス：廃棄物を含む小胞が、内容物を排出するために細胞膜に融合される。
タイプ
エンドサイトーシス。
エンドサイトーシスには、ファゴサイトーシスとピノサイトーシスの両方があります。
エキソサイトーシス。
エキソサイトーシスは、構成的な分泌経路と制御された分泌経路によって起こる。
ベシクル
エンドサイトーシス：ファゴソームのような内部小胞が形成される。
エキソサイトーシス。
分泌小胞はエキソサイトーシスで形成される。
例
エンドサイトーシス。
貪食細胞による細菌の取り込みはエンドサイトーシスの一例。
エキソサイトーシス。
細胞外へのホルモンの放出はエキソサイトーシスの一例。
結論
タンパク質や多糖類などの高分子の細胞内外への移動は、バルク輸送と呼ばれる。
バルク輸送には、エキソサイトーシスとエンドサイトーシスという2つのタイプがあります。
これらの輸送方法には、いずれもATPの形でエネルギーを必要とする。
エンドサイトーシスには、ファゴサイトーシスとピノサイトーシスという2つの機構があります。
ファゴサイトーシスでは、食物の粒子、細胞の破片、死んだ細胞、細胞外の病原体などの固体粒子は、ファゴソームと呼ばれる細胞内小胞を形成して細胞内に取り込まれる。
細菌やウイルスなどの細胞外病原体は食細胞によって破壊されるため、ファゴサイトーシスは宿主防御の際の自然免疫に関与していると考えられている。
ピノサイトーシスは、溶解した溶質とともに液体を取り込むことである。
ピノサイトーシスにより、細胞は栄養分を細胞内に取り込むことができる。
エキソサイトーシスは、構成的分泌経路と制御された分泌経路のいずれかによって起こる。
構成的分泌経路では、シグナルペプチドでタグ付けされていないゴルジ体の内容物は、分泌小胞にロードされて細胞外に輸送される。
一方、制御性分泌経路では、細胞外環境から得られるシグナルに応じて分泌小胞内の内容物が放出される。
エキソサイトーシスは、細胞内の老廃物を排出する際にも利用される。
このように、エンドサイトーシスとエキソサイトーシスの主な違いは、大量輸送のメカニズムにある。
第2版. 米国国立医学図書館、1970年1月1日。
Web. 22 Apr. 2017.
2. Alberts, Bruce. “トランスゴルジネットワークから細胞外への輸送。
エキソサイトーシス”. モレキュラーバイオロジーオブザセル。
第4版。
