เซลล์ยูคาริโอติกรวมถึงเซลล์มนุษย์มีกระบวนการหลั่งสารที่พัฒนามา อย่างสูง โปรตีน ที่กำหนดเป้าหมายไปยังภายนอกเซลล์จะถูกสังเคราะห์โดยไรโบโซมที่ยึดติดอยู่กับเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม แบบหยาบ (ER) เมื่อสังเคราะห์เสร็จแล้ว โปรตีนเหล่านี้จะเคลื่อนย้ายเข้าไปในลูเมน ของ ER ซึ่งจะมี การเติม หมู่ไกลโคซิลและมีโมเลกุลชาเปอโรนช่วยในการพับตัวของโปรตีน โปรตีนที่พับตัวผิดรูปมักจะถูกตรวจพบที่นี่และถูกส่งกลับไปยังไซโตโซลโดยกระบวนการย่อยสลายที่เกี่ยวข้องกับ ER ซึ่งจะถูกย่อยสลายโดยโปรตีเอโซม จากนั้น ถุงบรรจุโปรตีนที่พับตัวอย่างถูกต้องจะเข้าสู่เครื่องมือของกอลจิ

ในออร์แกเนลล์กอลจิ กระบวนการไกลโคซิเลชันของโปรตีนจะถูกปรับเปลี่ยน และอาจมีการปรับเปลี่ยนหลังการสังเคราะห์ โปรตีนเพิ่มเติม เช่น การตัดแยกและการเติมหมู่ฟังก์ชัน โปรตีน เหล่านั้น จะถูกส่งไปยังถุงเก็บสารหลั่ง ซึ่งเคลื่อนที่ไปตามโครงสร้างเซลล์ไปยังขอบเซลล์ การปรับเปลี่ยนเพิ่มเติมอาจเกิดขึ้นในถุงเก็บสารหลั่ง (ตัวอย่างเช่นอินซูลินถูกตัดแยกจากโปรอินซูลินในถุงเก็บสารหลั่ง)

ในที่สุดเวสิเคิลจะรวมตัวกับเยื่อหุ้มเซลล์ที่พอโรโซม โดยกระบวนการที่เรียกว่าเอ็กโซไซโทซิสซึ่งจะปล่อยสารภายในออกจากสภาพแวดล้อมของเซลล์^{[ 2 ]}

กระบวนการนี้ได้รับการควบคุมทางชีวเคมีอย่างเข้มงวด โดยอาศัยการไล่ระดับ ค่า pH : ค่า pH ของไซโตซอลคือ 7.4 ค่า pH ของ ER คือ 7.0 และซิส-กอลจิมีค่า pH 6.5 ถุงเก็บสารหลั่งมีค่า pH อยู่ระหว่าง 5.0 ถึง 6.0 และถุงเก็บสารหลั่งบางส่วนจะพัฒนาไปเป็นไลโซโซมซึ่งมีค่า pH 4.8

เซลล์หลาย ชนิดในร่างกายมนุษย์ มีความสามารถเป็นเซลล์หลั่งสารได้ เซลล์เหล่านี้มี เอน โดพลาสมิกเรติคูลัมและกอลจิแอพพาราตัส ที่พัฒนาอย่างดี เพื่อทำหน้าที่นี้เนื้อเยื่อที่ผลิตสารหลั่งได้แก่ระบบทางเดินอาหารซึ่งหลั่งเอนไซม์ย่อยอาหารและกรดในกระเพาะอาหาร ปอดซึ่งหลั่งสาร ลดแรงตึงผิว และต่อมไขมันซึ่งหลั่งซีบัมเพื่อหล่อลื่นผิวหนังและเส้นผมต่อมไมโบเมียนในเปลือกตาหลั่งไมบั ม เพื่อหล่อลื่นและปกป้องดวงตา

การหลั่งแบบ Type I เป็นระบบการหลั่งที่ต้องอาศัยชาเปอโรน โดยใช้กลุ่มยีน Hly และ Tol กระบวนการเริ่มต้นเมื่อลำดับนำบนโปรตีนที่จะถูกหลั่งถูกจดจำโดย HlyA และจับกับ HlyB บนเยื่อหุ้มเซลล์ ลำดับสัญญาณนี้มีความจำเพาะสูงมากสำหรับตัวขนส่ง ABC คอมเพล็กซ์ HlyAB กระตุ้น HlyD ซึ่งเริ่มคลายตัวและไปถึงเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอก ซึ่ง TolC จะจดจำโมเลกุลหรือสัญญาณสุดท้ายบน HlyD HlyD จะดึงดูด TolC ไปยังเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นใน และ HlyA จะถูกขับออกไปนอกเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอกผ่านช่องโปรตีนอุโมงค์ยาว

ระบบการหลั่งแบบ Type I ขนส่งโมเลกุลต่างๆ ตั้งแต่ไอออน ยา ไปจนถึงโปรตีนที่มีขนาดต่างๆ กัน (20 – 900 kDa) โมเลกุลที่หลั่งออกมามีขนาดแตกต่างกัน ตั้งแต่เปปไทด์โคลิซิน V ขนาดเล็กของEscherichia coli (10 kDa) ไปจนถึง โปรตีนยึดเกาะเซลล์ LapA ของ Pseudomonas fluorescensที่มีขนาด 520 kDa ^{[ 7 ]}ที่ได้รับการศึกษาอย่างดีที่สุดคือสารพิษ RTXและไลเปส การหลั่งแบบ Type I ยังเกี่ยวข้องกับการส่งออกสารตั้งต้นที่ไม่ใช่โปรตีน เช่น β-กลูแคนแบบวงจรและพอลิแซ็กคาไรด์

โปรตีนที่ถูกหลั่งผ่านระบบประเภท II หรือสาขาปลายทางหลักของเส้นทางการหลั่งทั่วไป จะต้องอาศัยระบบ Sec หรือ Tat ในการขนส่งเบื้องต้นเข้าสู่เพริพลาสม์เมื่อเข้าไปแล้ว โปรตีนเหล่านี้จะผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอกโดยผ่านคอมเพล็กซ์หลายหน่วยย่อย (12–14 หน่วยย่อย) ของโปรตีนซีเครตินที่สร้างรูพรุน นอกจากโปรตีนซีเครตินแล้ว ยังมีโปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นในและชั้นนอกอีก 10–15 ชนิดที่ประกอบกันเป็นกลไกการหลั่งทั้งหมด ซึ่งหลายชนิดยังไม่ทราบหน้าที่ พิไลประเภท IV ของแบคทีเรียแกรมลบใช้ระบบประเภท II ที่ดัดแปลงแล้วในการสร้าง และในบางกรณี โปรตีนบางชนิดจะใช้ร่วมกันระหว่างคอมเพล็กซ์พิไลและระบบประเภท II ภายในแบคทีเรียชนิดเดียวกัน

มันมีความคล้ายคลึงกับฐานของแฟลเจลลาในแบคทีเรีย มันเปรียบเสมือนเข็มฉีดยาโมเลกุลที่แบคทีเรีย (เช่นซัลโมเนลลา บางชนิด , ชิเกลลา , เยอ ร์ซิเนีย , วิบริโอ ^{) สามารถฉีดโปรตีนเข้าไปในเซลล์ยูคาริโอติกได้ ความเข้มข้นของ Ca 2+}ที่ต่ำในไซโตซอลจะเปิดประตูที่ควบคุม T3SS กลไกหนึ่งในการตรวจจับความเข้มข้นของแคลเซียมที่ต่ำได้รับการแสดงให้เห็นโดยแอนติเจน lcrV (Low Calcium Response) ที่ใช้โดยYersinia pestisซึ่งใช้ในการตรวจจับความเข้มข้นของแคลเซียมที่ต่ำและกระตุ้นการยึดเกาะของ T3SS ระบบ Hrp ในเชื้อก่อโรคพืชจะฉีดฮาร์พินและโปรตีนเอฟเฟกเตอร์ของเชื้อก่อโรคผ่านกลไกที่คล้ายกันเข้าไปในพืช ระบบการหลั่งนี้ถูกค้นพบครั้งแรกในYersinia pestisและแสดงให้เห็นว่าสารพิษสามารถถูกฉีดโดยตรงจากไซโตพลาสซึมของแบคทีเรียเข้าไปในไซโตพลาสซึมของเซลล์โฮสต์แทนที่จะถูกหลั่งออกสู่ภายนอกเซลล์^{[ 8 ]}

ที4เอสเอส
ระบบการหลั่งแบบประเภท IV
ตัวระบุ
เครื่องหมาย	ที4เอสเอส
พีแฟม	PF07996
อินเตอร์โปร	IPR012991
สโคป2	1gl7 / SCOPe / SUPFAM
ทีซีดีบี	3.A.7
ซูเปอร์แฟมิลี OPM	215
โปรตีน OPM	3jqo
โครงสร้างโปรตีนที่มีอยู่: พีดีบี   IPR012991 PF07996 ( ECOD ; PDBsum )   อัลฟาโฟลด์ IPR012991 PF07996

มันมีความคล้ายคลึงกับ กลไก การถ่ายทอดยีนของแบคทีเรีย คือพิลีที่ถ่ายทอดยีนมันสามารถขนส่งทั้ง DNA และโปรตีนได้ มันถูกค้นพบในAgrobacterium tumefaciensซึ่งใช้ระบบนี้ในการนำส่วน T-DNA ของพลาสมิด Ti เข้าสู่พืชเจ้าบ้าน ซึ่งจะทำให้บริเวณที่ได้รับผลกระทบพัฒนาเป็นปุ่มปม (เนื้องอก) Helicobacter pyloriใช้ระบบการหลั่งแบบประเภท IV ในการส่งCagAเข้าสู่เซลล์เยื่อบุผิวของกระเพาะอาหาร ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเกิดมะเร็งกระเพาะอาหาร^{[ 9 ]} Bordetella pertussisซึ่งเป็นสาเหตุของโรคไอกรน หลั่งสารพิษเพอร์ทัสซิสบางส่วนผ่านระบบประเภท IV Legionella pneumophilaซึ่งเป็นสาเหตุของโรคเลจิโอเนลโลซิส (โรคเลจิโอเนลลา) ใช้ระบบ การหลั่งแบบ Type IVBซึ่งรู้จักกันในชื่อระบบ icm/dot ( intracellular multiplication / defect in organelle trafficking genes) เพื่อเคลื่อนย้ายโปรตีนเอฟเฟกเตอร์ จำนวนมาก เข้าไปในโฮสต์ยูคาริโอต[ 10 ] ^{ระบบการหลั่ง}แบบType IVA ต้นแบบคือคอมเพล็กซ์ VirB ของAgrobacterium tumefaciens ^{[ 11 ]}

โปรตีนในกลุ่มนี้เป็นส่วนประกอบของระบบการหลั่งประเภท IV พวกมันทำหน้าที่ถ่ายโอนโมเลกุลขนาดใหญ่ภายในเซลล์ผ่านกลไกที่เกี่ยวข้องกับกลไกการถ่ายทอดยีนของแบคทีเรีย^{[ 12 ] [ 13 ]}

ระบบการหลั่งแบบ V หรือที่เรียกว่าระบบออโตทรานสปอร์เตอร์^{[ 16 ]}เกี่ยวข้องกับการใช้ ระบบ Secในการข้ามเยื่อหุ้มชั้นใน โปรตีนที่ใช้เส้นทางนี้มีความสามารถในการสร้างเบต้า-บาร์เรลโดยให้ปลาย C-terminus แทรกเข้าไปในเยื่อหุ้มชั้นนอก ทำให้ส่วนที่เหลือของเปปไทด์ (โดเมนผู้โดยสาร) ไปถึงด้านนอกของเซลล์ได้ บ่อยครั้งที่ออโตทรานสปอร์เตอร์ถูกตัดออก ทำให้โดเมนเบต้า-บาร์เรลอยู่ในเยื่อหุ้มชั้นนอกและปลดปล่อยโดเมนผู้โดยสาร นักวิจัยบางคนเชื่อว่าเศษซากของออโตทรานสปอร์เตอร์ก่อให้เกิดพอรินซึ่งสร้างโครงสร้างเบต้า-บาร์เรลที่คล้ายกัน^{[ 17 ]}ตัวอย่างทั่วไปของออโตทรานสปอร์เตอร์ที่ใช้ระบบการหลั่งนี้คือไตรเมอริก ออโตทรานสปอร์เตอร์ แอดฮีซิน^{[ 18 ]}

ระบบการหลั่งแบบ Type VI ถูกระบุครั้งแรกในปี 2006 โดยกลุ่มของJohn Mekalanosที่ Harvard Medical School (บอสตัน สหรัฐอเมริกา) ในแบคทีเรียก่อโรค 2 ชนิด ได้แก่Vibrio choleraeและPseudomonas aeruginosa [ ^{19 ] [ 20 ] ระบบ}เหล่านี้ถูกระบุเมื่อการกลายพันธุ์ในยีน Hcp และ VrgG ในVibrio choleraeนำไปสู่ความรุนแรงและความสามารถในการก่อโรคที่ลดลง นับตั้งแต่นั้นมา ระบบการหลั่งแบบ Type VI ก็ถูกพบในจีโนมของโปรตีโอแบคทีเรียถึงหนึ่งในสี่ ซึ่งรวมถึงแบคทีเรียก่อโรคในสัตว์ พืช มนุษย์ ตลอดจนแบคทีเรียในดิน สิ่งแวดล้อม หรือในทะเล^{[ 21 ] [ 22 ]}แม้ว่าการศึกษาในช่วงแรกๆ เกี่ยวกับการหลั่งแบบ Type VI ส่วนใหญ่จะมุ่งเน้นไปที่บทบาทของมันในการก่อโรคของสิ่งมีชีวิตชั้นสูง แต่การศึกษาล่าสุดชี้ให้เห็นถึงบทบาททางสรีรวิทยาที่กว้างขึ้นในการป้องกันผู้ล่าแบบยูคาริโอตอย่างง่าย และบทบาทของมันในการปฏิสัมพันธ์ระหว่างแบคทีเรียด้วยกัน^{[ 23 ] [ 24 ]}กลุ่มยีนของระบบการหลั่งประเภท VI ประกอบด้วยยีนตั้งแต่ 15 ถึงมากกว่า 20 ยีน โดยสองยีนคือ Hcp และ VgrG ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นสารตั้งต้นที่ถูกหลั่งออกมาเกือบทั่วถึงของระบบ การวิเคราะห์โครงสร้างของโปรตีนเหล่านี้และโปรตีนอื่นๆ ในระบบนี้มีความคล้ายคลึงอย่างมากกับหนามหางของฟาจ T4 และเชื่อว่ากิจกรรมของระบบนี้มีลักษณะการทำงานคล้ายกับการติดเชื้อของฟาจ^{[ 25 ]}

นอกเหนือจากการใช้คอมเพล็กซ์โปรตีนหลายชนิดที่ระบุไว้ข้างต้นแล้ว แบคทีเรียแกรมลบยังมีวิธีการปล่อยสารอีกวิธีหนึ่งคือ การสร้าง เวสิเคิลเยื่อ หุ้มเซลล์ชั้นนอกของแบคทีเรีย^{[ 26 ]}ส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ชั้นนอกจะแยกตัวออก ก่อตัวเป็นโครงสร้างทรงกลมขนาดนาโนที่ทำจากลิ พิ ดไบเลเยอร์ ที่อุดมไปด้วย ลิโปโพลีแซ คคาไรด์ ซึ่งล้อมรอบสารเพริพลาสมิก และถูกนำไปใช้ในการขนส่งเวสิเคิลเยื่อหุ้ม เซลล์ เพื่อควบคุมสภาพแวดล้อมหรือบุกรุกที่ส่วนติดต่อระหว่างโฮสต์และเชื้อโรคเวสิเคิลจากแบคทีเรียหลายชนิดพบว่ามีปัจจัยก่อโรค บางชนิดมีผลต่อการปรับภูมิคุ้มกัน และบางชนิดสามารถยึดเกาะและทำให้เซลล์โฮสต์เป็นพิษได้โดยตรง แม้ว่าการปล่อยเวสิเคิลจะได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นปฏิกิริยาทั่วไปต่อสภาวะความเครียด แต่กระบวนการบรรจุโปรตีนของสารดูเหมือนจะเป็นแบบเลือกสรร^{[ 27 ]}