Membraanivoog on termin, mida kasutatakse kõigi rakkudevaheliste protsesside kokkuvõtmiseks mass transport üle endomembraansüsteemi. See hõlmab peamiselt endo-, ekso- ja transtsütoosi, mis võimaldavad rakkudel membraani nihutades aineid omastada ja vabastada. Membraanivoo katkemine võib põhjustada rakusurma (apoptoosi).
Mis on membraanivoog?
Membraanivoog on termin, mida kasutatakse kõigi rakkudevaheliste protsesside kokkuvõtmiseks mass transport üle endomembraansüsteemi. Ainete transport keha üksikute rakkude vahel vastab membraanitranspordile. Rakkudevahelised kaks peamist protsessi mass transport on endotsütoos ja eksotsütoos. Eksotsütoosi korral eralduvad ained rakust. Seevastu endotsütoosi korral võetakse rakule võõrad materjalid rakku. Seda eesmärki silmas pidades haarab rakk end ise, ahendades sellega aine oma rakumembraan. Selle protsessi käigus moodustuvad vesiikulid ja vakuoolid. Kui biomembraan nihkub massiülekande ajal osaliselt ise, nimetatakse seda membraanivooluks. Membraanivoog toimub endomembraanisüsteemis. See süsteem vastab kõigi eukarüootsete organellide koguarvule, mille vahel on vesikulaarse transpordi jaoks ühendus. Lisaks endoplasmaatilisele retikulumile on endosoomid, lüsosoomid ja plasmamembraan (rakumembraan), kuulub Golgi aparaat ka endomembraansüsteemi. Süsteemist on välja jäetud aga peroksisoomid, mitokondridja tuum. S
Membraanivoo kontekstis võib transpordiprotsessidena nimetada nii endotsütoosi kui ka eksotsütoosi. Kolmas membraaniga nihkunud massiülekande transporditee on transtsütoos, mis on aine retseptori vahendatud transport rakumembraan.
Funktsioon ja ülesanne
Membraanivoo endotsütoos (või membraani tõrjuv massitransport) vastab an invagineerimine biomembraani. Läbi invagineeriminesisaldab rakk näiteks tilka vedelikku, teatud makromolekule või suuri toidutükke. Mõnikord kutsub see väiksemaid rakke isegi oma membraani sisse. Pärast aine lisamist köidab rakk endosoomi tsütoplasmasse, mis edaspidi kuulub endomembraansüsteemi. Ümbritsev keskkond migreerub seega osaliselt raku sisemusse. Endotsütoos on kas fagotsütoos ja seeläbi suunatud tahketele osakestele või see vastab pinotsütoosile ja võtab lahustunud molekulid. Membraanivoo kontekstis on asjakohane ka retseptori vahendatud endotsütoos, kus asialoglükoproteiini retseptorid võimaldavad osakeste äratundmist ja käivitavad seeläbi raku sisemusse sisenemise. Seda tüüpi membraanivoog on asjakohane näiteks kolesterooli omastamine. Eksotsütoosi tuleb eristada membraani tõrjuva massitranspordi endotsütoosist. Selles protsessis transporditakse ained raku sisemusest välja ja lastakse raku keskkonda. Sel viisil transporditavad ained on näiteks raku enda toodetud ained. Kuid seedimatud jäänused võivad ka sel viisil rakust lahkuda. Nn eksoomi- ehk transpordipõieks sulandub transpordiprotsessi käigus raku membraaniga. Kahekihiline lipiidikiht katab eksoomi väljastpoolt. Tavaliselt on eksotsütoos seotud endotsütoosiga ja seda nimetatakse seejärel eksotsütoosiga seotud endotsütoosiks. Endotsütoosi ja eksotsütoosi kombinatsioon hoiab ära rakkude takistamatu suurenemise. Eksotsütoosiga seotud endotsütoos säästab rakku ka vesiikulite ja membraani sünteesi valgud transpordi eesmärgil. Sel põhjusel nimetatakse seda sageli vesiikulite ringlussevõtuks. Kolmas membraani voo transporditee on transtsütoos, tuntud ka kui tsütopempsis. See on retseptorist sõltuv transport, mis transpordib rakuvälist materjali läbi raku ja vastab seega eksotsütoosi ja endotsütoosi kombinatsioonile. Selles protsessis moodustunud vesiikul vabastatakse rakust naaberrakku või transporditakse rakuvälisesse ruumi. Vesiikli sisu jääb muutumatuks. Seda tüüpi transport mõjutab peamiselt epiteelirakke aastal laevad ja soolestikus. Transtsütoosi retseptorid on teadaolevalt peamiselt teatud rühma Fc retseptorid, mida leidub platsenta ja apikaalses infantiilses soolestikus epiteel. Aasta platsenta, võtavad nad peamiselt üle ema IgG transpordi lapsele.
Haigused ja vaevused
Kui ainete transport membraani modifitseerivate transpordiprotsesside kaudu on häiritud, on see sageli tingitud transpordi mutatsioonist valgud, transport ensüümidevõi retseptorid. Päris paljud haigused on seotud defektse membraanitranspordiga. Näiteks on kasvajaid seostatud endotsütoosi kahjustusega. Sama kehtib ka nakkuste ja neurogeneratiivsete haiguste kohta, nagu neuropaatiad, millel on häiritud kõndimisvõime ja vähenenud närvijuhtimiskiirus või sensoorsed häired. Näiteks on endotsütoos häiritud aastal Huntingtoni tõbi. Selle haiguse korral käivitavad surevad närvirakud selliseid sümptomeid nagu liikumishäired ja iseloomu muutused. Haiguse põhjuseks on valgu hunttini mutatsioon. Häiritud eksotsütoosil võivad olla sama tõsised tagajärjed. Toksiinid võivad takistada näiteks neurotransmitterite eksotsütoosi. Bakteriaalsed toksiinid võivad membraani voolu takistades põhjustada krampe või halvatust. Eksotsütoosi mõjutavad ka metaboolsete haiguste, näiteks tsüstiline fibroos. Selle haiguse korral muutuvad lisaks bronhide sekretsioonile ka pankrease ja sapiteede sekretsioonid viskoosseks, mille tagajärjeks on elundite düsfunktsioon. Häiritud pinotsütoosi seostatakse nüüd selliste haigustega nagu Alzheimeri, metaboolsete häiretega, kõrgenenud kolesterooli tasemetel ja iseloomu muutustega. Lõpuks võib halvenenud membraanivoog põhjustada ka tõsiseid häireid seedetraktis ja on seetõttu mõnikord seotud seedetrakti haigustega. Piirangute mõju membraanivoolule on vastavalt erinev ja halvimal juhul põhjustab rakusurma. Membraanivooluhäirete taustal ei suuda rakud sageli absorbeerida ühtegi või ainult mõnda olulist ainet ning vaevalt või üldse mitte eritada üleliigseid või isegi mürgiseid aineid.
