البلعمة الخلوية

الالتقام الخلوي عمليةٌ يتمفيها إدخال مواد إلى داخل الخلية. تُحاط المادة المراد ابتلاعها بجزء من غشاء الخلية ، ثم ينفصل هذا الجزء داخل الخلية ليشكل حويصلة تحتوي على المواد المبتلعة. يشمل الالتقام الخلوي الشرب الخلوي (شرب المواد من الخلية) والبلعمة (ابتلاع المواد من الخلية). وهو شكل من أشكال النقل النشط .

اقترح دي دوف هذا المصطلح في عام 1963. ^{[ 1 ]} تم اكتشاف البلعمة بواسطة إيلي ميتشنيكوف في عام 1882. ^{[ 2 ]}

يمكن تقسيم مسارات الإدخال الخلوي إلى أربع فئات: وهي الإدخال الخلوي بوساطة المستقبلات (المعروف أيضًا باسم الإدخال الخلوي بوساطة الكلاثرين)، والكهوف ، والبلعمة ، والبلعمة الخلوية . ^{[ 3 ]}

• تتم عملية الإدخال الخلوي بوساطة الكلاثرين عن طريق إنتاج حويصلات صغيرة (قطرها حوالي 100 نانومتر) ذات غلاف مميز شكليًا يتكون منبروتين الكلاثرين السيتوبلازمي . ^{[ 4 ]} توجد الحويصلات المغلفة بالكلاثرين (CCVs) في جميع الخلايا تقريبًا، وتشكل نطاقات في غشاء البلازما تُسمى الحفر المغلفة بالكلاثرين. تستطيع هذه الحفر تركيز جزيئات كبيرة خارج الخلية، والتي تمتلك مستقبلات مختلفة مسؤولة عن الإدخال الخلوي بوساطة المستقبلات للروابط، مثل البروتين الدهني منخفض الكثافة ، والترانسفيرين ، وعوامل النمو ، والأجسام المضادة ، وغيرها الكثير. ^{[ 5 ]}

أكدت الدراسة ^{[ 6 ]} التي أُجريت على خلايا الثدييات انخفاض حجم غلاف الكلاثرين في بيئة ذات توتر متزايد. بالإضافة إلى ذلك، تشير الدراسة إلى أن نمطي تجميع الكلاثرين المتميزين ظاهريًا، وهما الحفر المغلفة والصفائح المغلفة، واللذان لوحظا في الدراسات التجريبية، قد يكونان نتيجة لتفاوت التوترات في الغشاء البلازمي.

• الكهيفات هي أكثر براعم غشاء البلازما غير المغلفة بالكلاثرين شيوعًا، وتوجد على سطح العديد من أنواع الخلايا، ولكن ليس جميعها. تتكون من بروتين الكهيفولين ( Vip21) الرابط للكوليسترول، مع طبقة ثنائية غنية بالكوليسترول والدهون السكرية . الكهيفات عبارة عن حفر صغيرة (قطرها حوالي 50 نانومتر) على شكل قارورة في الغشاء، تشبه شكل الكهف (ومن هنا جاء اسمها). يمكن أن تشكل ما يصل إلى ثلث مساحة غشاء البلازما لخلايا بعض الأنسجة، وتكثر بشكل خاص في العضلات الملساء ، والخلايا الرئوية من النوع الأول، والخلايا الليفية ، والخلايا الدهنية ، والخلايا البطانية . ^{[ 7 ]} يُعتقد أيضًا أن امتصاص الجزيئات خارج الخلوية يتم بوساطة مستقبلات موجودة في الكهيفات.

  

  • البوتوسيتوسيس هو شكل من أشكال الإدخال الخلوي بوساطة المستقبلات، حيث يستخدم حويصلات الكهيفات لإدخال جزيئات بأحجام مختلفة إلى الخلية. وعلى عكس معظم عمليات الإدخال الخلوي التي تستخدم الكهيفات لنقل محتويات الحويصلات إلى الليزوزومات أو عضيات أخرى، فإن المواد التي يتم إدخالها عبر البوتوسيتوسيس تُطلق في السيتوسول. ^{[ 8 ]}
• البلعمة الخلوية ، التي تحدث عادةً من مناطق شديدة التموج في الغشاء البلازمي، هي انغماد في غشاء الخلية لتشكيل جيب، ثم ينفصل هذا الجيب داخل الخلية ليشكل حويصلة (قطرها 0.5-5 ميكرومتر) مملوءة بكمية كبيرة من السائل خارج الخلوي والجزيئات بداخله (ما يعادل حوالي 100 حويصلة مغلفة بالخلايا  ). يتم ملء الجيب بطريقة غير محددة. ثم تنتقل الحويصلة إلى السيتوسول وتندمج مع حويصلات أخرى مثل الإندوسومات والليزوزومات. ^{[ 9 ]}
• البلعمة هي العملية التي تقوم بها الخلايا بربط وابتلاع الجسيمات التي يزيد قطرها عن 0.75 ميكرومتر تقريبًا، مثل جزيئات الغبار الصغيرة، وبقايا الخلايا، والكائنات الدقيقة ، والخلايا الميتة . تتضمن هذه العمليات امتصاص مساحات غشائية أكبر من تلك التي تتطلبها عملية الإدخال الخلوي بوساطة الكلاثرين ومسار الكهوف .

وقد أشارت التجارب الحديثة إلى أن هذه الأوصاف المورفولوجية للأحداث الإدخالية قد تكون غير كافية، وأن طريقة التصنيف الأكثر ملاءمة قد تستند إلى ما إذا كانت مسارات معينة تعتمد على الكلاثرين والدينامين .

تشمل المسارات المعتمدة على الدينامين وغير المعتمدة على الكلاثرين FEME و UFE و ADBE و EGFR-NCE وامتصاص IL2Rβ. ^{[ 10 ]}

تشمل المسارات المستقلة عن الدينامين والمستقلة عن الكلاثرين مسار CLIC/GEEC (الذي ينظمه Graf1 )، ^{[ 11 ]} بالإضافة إلى MEND والبلعمة الكبيرة . ^{[ 10 ]}

إن عملية الإدخال الخلوي بوساطة الكلاثرين هي المسار الوحيد الذي يعتمد على كل من الكلاثرين والدينامين.

يتكون مسار الإدخال الخلوي في خلايا الثدييات من الجسيمات الداخلية ، وهي حجيرات غشائية متميزة، تقوم بإدخال الجزيئات من الغشاء البلازمي وإعادة تدويرها إلى السطح (كما في الجسيمات الداخلية المبكرة والجسيمات الداخلية المعاد تدويرها )، أو فرزها لتحللها (كما في الجسيمات الداخلية المتأخرة والجسيمات الحالة). المكونات الرئيسية لمسار الإدخال الخلوي هي: ^{[ 3 ]}

• تُعدّ الجسيمات الداخلية المبكرة أولى مراحل مسار الإدخال الخلوي. غالبًا ما تقع هذه الجسيمات في محيط الخلية، وتستقبل معظم أنواع الحويصلات القادمة من سطحها. تتميز ببنية أنبوبية حويصلية (حويصلات يصل  قطرها إلى 1 ميكرومتر متصلة بأنابيب  قطرها حوالي 50 نانومتر) ودرجة حموضة معتدلة. وهي في الأساس عضيات فرز، حيث تنفصل العديد من الروابط المُدخلة عن مستقبلاتها في بيئة حمضية، ومنها تعود العديد من المستقبلات إلى سطح الخلية (عبر الأنابيب). ^{[ 12 ] [ 13 ]} كما أنها موقع فرز الجزيئات إلى مسار النقل الخلوي إلى مراحل لاحقة (مثل الجسيمات الداخلية المتأخرة أو الليزوزومات) عبر مراحل النقل الحويصلي (مثل الأجسام متعددة الحويصلات أو الحويصلات الناقلة الداخلية).
• تستقبل الجسيمات الداخلية المتأخرة المواد المبتلعة في طريقها إلى الليزوزومات ، وعادةً ما تأتي هذه المواد من الجسيمات الداخلية المبكرة في مسار الإدخال الخلوي، ومن شبكة غولجي العابرة في مسار التخليق الحيوي، ومن الجسيمات البلعمية في مسار البلعمة. ^{[ 14 ]} غالبًا ما تحتوي الجسيمات الداخلية المتأخرة على بروتينات مميزة للنيوكليوسومات والميتوكوندريا وmRNA، بما في ذلك البروتينات السكرية الغشائية الليزوزومية والهيدرولازات الحمضية. وهي حمضية (درجة حموضة تقارب 5.5)، وتُعد جزءًا من مسار نقل مستقبلات مانوز-6-فوسفات . يُعتقد أن الجسيمات الداخلية المتأخرة تُسهّل مجموعة نهائية من عمليات الفرز قبل توصيل المواد إلى الليزوزومات.
• الليزوزومات هي آخر حجرة في مسار الإدخال الخلوي. وظيفتها الرئيسية هي تحليل الفضلات الخلوية، كالدهون والكربوهيدرات والبروتينات والجزيئات الكبيرة الأخرى، إلى مركبات بسيطة. ثم تُعاد هذه المركبات إلى السيتوبلازم كمواد بناء جديدة للخلية. ولتحقيق ذلك، تستخدم الليزوزومات حوالي 40 نوعًا مختلفًا من الإنزيمات المحللة، تُصنّع جميعها في الشبكة الإندوبلازمية، وتُعدّل في جهاز جولجي ، وتعمل في بيئة حمضية. ^{[ 15 ]} يبلغ الرقم الهيدروجيني التقريبي لليزوزوم 4.8، ويظهر عادةً بالمجهر الإلكتروني على شكل فجوات كبيرة (قطرها 1-2  ميكرومتر) تحتوي على مادة كثيفة إلكترونيًا. تحتوي الليزوزومات على نسبة عالية من بروتينات غشاء الليزوزوم وإنزيمات الليزوزوم المحللة النشطة، ولكنها لا تحتوي على مستقبل مانوز-6-فوسفات. وتُعتبر عمومًا الحجرة الرئيسية للتحلل المائي في الخلية. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

وقد تبين مؤخراً أن الإيزوسوم يعمل كبوابة لعملية الإدخال الخلوي في الخميرة. ^{[ 18 ]}

المسار الرئيسي لعملية الإدخال الخلوي في معظم الخلايا، والأكثر فهمًا، هو المسار الذي تتوسطه جزيئة الكلاثرين . ^{[ 19 ] [ 20 ]} يساعد هذا البروتين الكبير في تكوين حفرة مغلفة على السطح الداخلي للغشاء البلازمي للخلية. ثم تنبثق هذه الحفرة داخل الخلية لتشكل حويصلة مغلفة في سيتوبلازم الخلية. وبذلك، لا تجلب إلى الخلية مساحة صغيرة من سطحها فحسب، بل تجلب أيضًا كمية صغيرة من السائل من خارجها. ^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]}

تعمل الأغلفة على تشويه غشاء الخلية المانحة لتكوين الحويصلة، كما أنها تساهم في انتقاء محتويات الحويصلة. تشمل معقدات الأغلفة التي تم توصيفها جيدًا حتى الآن بروتين الغلاف الأول (COP-I)، وبروتين الغلاف الثاني (COP-II)، والكلاترين. ^{[ 24 ] [ 25 ]} تشارك أغلفة الكلاترين في خطوتين أساسيتين من النقل: (أ) الإدخال الخلوي بوساطة المستقبلات وفي الطور السائل من غشاء البلازما إلى الإندوسوم المبكر، و(ب) النقل من شبكة جولجي عبرية (TGN) إلى الإندوسومات. في عملية الإدخال الخلوي، يتجمع غلاف الكلاترين على السطح السيتوبلازمي لغشاء البلازما، مكونًا حفرًا تنغمد لتنفصل (تتشقق) وتصبح حويصلات مغلفة بالكلاثرين حرة. في الخلايا المستنبتة، يستغرق تجميع حويصلة مغلفة بالكلاثرين حوالي دقيقة واحدة، ويمكن أن تتشكل مئات إلى آلاف أو أكثر كل دقيقة. ^{[ 26 ]} المكون الرئيسي لهيكل غلاف الكلاثرين هو البروتين 190 كيلو دالتون المسمى سلسلة الكلاثرين الثقيلة (CHC)، والذي يرتبط ببروتين 25 كيلو دالتون يسمى سلسلة الكلاثرين الخفيفة (CLC)، مما يشكل ثلاثيات الأرجل تسمى ثلاثيات الأرجل.

تُركّز الحويصلات بروتينات مُحددة وتستبعدها أثناء تكوينها، ولا تُمثل الغشاء ككل. تُعدّ مُحولات AP2 مُركبات مُتعددة الوحدات الفرعية تُؤدي هذه الوظيفة على غشاء البلازما. من بين المُستقبلات الأكثر فهمًا والتي توجد مُركزة في الحويصلات المُغلفة لخلايا الثدييات: مُستقبل LDL (الذي يُزيل LDL من الدم المُتداول)، ومُستقبل الترانسفيرين (الذي ينقل أيونات الحديد المُرتبطة بالترانسفيرين إلى داخل الخلية)، وبعض مُستقبلات الهرمونات (مثل مُستقبل عامل نمو البشرة EGF ).

في أي لحظة، يتكون حوالي 25% من الغشاء البلازمي للخلايا الليفية من حفر مغلفة. ولأن عمر الحفرة المغلفة يبلغ حوالي دقيقة واحدة قبل أن تنفصل إلى الخلية، فإن الخلية الليفية تستغل سطحها عبر هذا المسار مرة كل 50 دقيقة تقريبًا. يبلغ قطر الحويصلات المغلفة المتكونة من الغشاء البلازمي حوالي 100  نانومتر، وعمرها يُقاس ببضع ثوانٍ. بمجرد انفصال الغلاف، تندمج الحويصلة المتبقية مع الجسيمات الداخلية وتستمر في مسار الإدخال الخلوي. تتم عملية التبرعم الفعلية، التي يتم من خلالها تحويل الحفرة إلى حويصلة، بواسطة الكلاثرين، بمساعدة مجموعة من البروتينات السيتوبلازمية، والتي تشمل الدينامين وبروتينات محولة مثل الأدابتين .

رُصدت الحفر والحويصلات المغلفة لأول مرة في مقاطع رقيقة من الأنسجة باستخدام المجهر الإلكتروني على يد توماس ف. روث وكيث ر. بورتر . ^{[ 27 ]} واكتشف ريتشارد ج. أندرسون ومايكل س. براون وجوزيف ل. غولدشتاين أهميتها في إزالة البروتين الدهني منخفض الكثافة (LDL) من الدم عام 1977. ^{[ 28 ]} وقامت باربرا بيرس بتنقية الحويصلات المغلفة لأول مرة ، وهي التي اكتشفت جزيء غلاف الكلاثرين عام 1976. ^{[ 29 ]}

• الالتقام الخلوي. على سبيل المثال، يرتبط فيروس كورونا SARS-CoV-2 بمستقبل ACE2 للخلايا الظهارية .
• 
  المرحلة 1
• 
  المرحلة الثانية
• 
  المرحلة 3
• رسوم متحركة لعملية الإدخال الخلوي (1)
• رسوم متحركة لعملية الإدخال الخلوي (2)

• عملية الإدخال الخلوي على موقع biologyreference.com
• الالتقام الخلوي - البحث في آليات الالتقام الخلوي على موقع endocytosis.org
• الالتقام الخلوي بوساطة الكلاثرين - مكتبة الصور والفيديوهات التابعة لجمعية علم الأحياء الخلوي الأمريكية
• أنواع الإدخال الخلوي (رسوم متحركة)