Vesikelsysteme

Vesikelsysteme bezeichnet die Gesamtheit der membranumschlossenen Vesikel in einer Zelle, die dem intrazellulären Transport, der Sortierung und dem Austausch von Proteinen, Lipiden und Rezeptoren dienen. Sie entstehen durch Abknospung von Membranen, insbesondere aus dem endoplasmatischen Retikulum (ER) und dem Golgi‑Apparat, und verbinden Organellen wie ER, Golgi, Endosomen, Lysosomen und die Plasmamembran.

Zu den zentralen Komponenten gehören Transportvesikel, sekretorische Vesikel, endosomale Vesikel und synaptische Vesikel. Typische Trajektorien umfassen den ER-abhängigen Weg (COPII-Vesikel), den retrograden Weg zum ER (COPI) und den Golgi-zu-Zielmembran-transportierenden Weg (Clathrin-ummantelte Vesikel). Endosomen und Lysosomen fungieren als Übergangs- bzw. Zielkompartimente, während sekretorische Vesikel Proteine nach außen oder in die Plasmamembran freisetzen.

Die Mechanismen beruhen auf kontrollierter Vesikelbildung, Zielerkennung und Membranfusion. Coat-Proteine (z. B. COPI, COPII, Clathrin) sortieren Cargo und formen Vesikel; Rab-GTPasen, Tethering-Faktoren und SNARE-Proteine steuern Docking und Fusion. Die Fusion erfolgt überwiegend durch SNARE-Komplexe, unterstützt durch Regulierung durch Ca2+-Signale und Hilfsproteine.

Vesikelsysteme sind essenziell für die Protein- und Lipid-Sortierung, die Membranstabilität sowie die Kommunikation zwischen Zellorganellen. Störungen der vesikulären Verkehrswege sind mit Krankheiten assoziiert, darunter neurodegenerative Erkrankungen, Stoffwechselstörungen und bestimmte Erbkrankheiten. In der Biotechnologie kommen künstliche Vesikelsysteme wie Liposomen und Polymervesikel für Diagnostik und gezielte Arzneistellung zum Einsatz, wodurch Vesikelsysteme auch in der Forschung und Therapie eine zentrale Rolle spielen.

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