5.8: Endocitosi mediata da recettore

Panoramica

L'endocitosi mediata dal recettore è un processo attraverso il quale una grande quantità di molecole specifiche possono essere importate in una cellula dopo il legame con i recettori della superficie cellulare. Le molecole legate a questi recettori vengono portate nella cellula attraverso il ripiegamento verso l'interno della membrana cellulare, che alla fine viene racchiuso in una vescicola all'interno della cellula. Le proteine strutturali, come la clatrina, ricoprono la vescicola nascente e le conferiscono la sua forma rotonda.

Endocitosi clatrina mediata di LDL

Un esempio ben caratterizzato di endocitosi mediata dal recettore è il trasporto di lipoproteine a bassa densità (colesterolo LDL) nella cellula. LDL si lega ai recettori transmembrana sulla membrana cellulare. Le proteine adattatrici consentono alla clatrina di legarsi alla superficie interna della membrana. Questi complessi proteici piegano la membrana verso l'interno, creando una vescicola rivestita di clatrina all'interno della cellula. Il collo della vescicola endocitica viene "catturato" dalla membrana da un complesso di dinamina e altre proteine accessorie.

La vescicola endocitica si fonde con un endosoma precoce, e la LDL dissocia dalle proteine recettoriali a causa di un ambiente a pH inferiore. Le proteine recettoriali vuote sono separate in vescicche di trasporto da reinserire nella membrana cellulare esterna. LDL rimane nell'endosoma, che si lega con un lisosoma. Il lisosome fornisce enzimi digestivi che rompono LDL in colesterolo libero che può essere utilizzato dalla cellula.

Ruoli dell'endocitosi mediata dal recettore

Ci sono molteplici funzioni che l'endocitosi può adempiere. Nell'esempio precedente, l'endocitosi viene utilizzata per inserire risorse (LDL) nella cellula. Allo stesso modo, il ferro viene portato nella cellula tramite endocitosi di transferrina, una proteina legante il ferro, sulla superficie della cellula, dove si lega al recettore di transferrina (TfR). Simile all'endocitosi LDL, si forma una vescicola rivestita di clatrina per portare la trasferrina nella cellula.Nella fase iniziale dell'endosoma, una diminuzione del pH consente la dissociazione del ferro dalla transferrina. La transferrina, tuttavia, rimane legata al TfR. Quando il recettore viene rispedito sulla superficie cellulare per essere riutilizzato, la proteina transferrina (senza ferro) viene rilasciata nuovamente nell'ambiente extracellulare.

L'endocitosi mediata dal recettore viene utilizzata anche per regolare la segnalazione cellulare. Uno dei modi principali che i recettori del segnale sono regolati è il sequestro, che comporta l'introduzione di recettori all'interno della cellula utilizzando l'endocitosi. Alcuni recettori sono memorizzati all'interno di vesciche fino a quando non sono necessari di nuovo, e alcuni sono degradati da enzimi proteolitici. Altre vie di segnalazione richiedono l'endocitosi mediata dal recettore per consentire la trasduzione del segnale (cioè, passando il segnale nella cellula).

Tipi di endocitosi mediata dal recettore

L'endocitosi di LDL è un esempio di endocitosi mediata dalla clatrina. Ci sono anche percorsi alternativi per l'endocitosi, di cui il "caveolin" è il più studiato. A differenza della clatrina, che si lega alla superficie, la proteina caveolina si inserisce nel bistrato lipidico. Il risultato è simile, tuttavia, dal momento che la caveolina provoca una curva nella membrana che permette la fomazione di una vescica endocitica per catturarla fuori dalla membrana.

Uso di percorsi endocitici basati sul recettore da parte dei patogeni

Alcuni batteri e virus possono invadere le cellule ospiti dirottando i recettori nativi dell'ospite. Il virus dell'influenza può invadere le cellule ospiti utilizzando percorsi mediati da clatrino e altre vie endocitiche. Il virus si lega ai recettori sulla superficie cellulare, ottenendo l'accesso alla cellula ospite, dove in seguito fuoriesce dall'endosoma.

Alcuni patogeni rilasciano tossine che si legano ai recettori ospiti per ingannare la cellula a portarli all'interno. Il batterio Bacillus anthracis produce la tossina nota come antrace; questa tossina è in grado di legarsi ai recettori, subendo endocitosi, e poi sfuggire all'endosoma tardivo per causare necrosi e altri sintomi clinici.

L'endocitosi mediata da recettori

è una forma specializzati di pinocitosi

in cui i recettori sulla superficie cellulare

mediano l'assorbimento attivo di molecole specifiche,

come le lipoproteine a bassa densità,

altrimenti note come LDL, il "colesterolo cattivo".

Per iniziare il processo

le proteine adattatrici interagiscono con specifici lipidi,

i fosfatidilinositolo fosfati,

o PIP, sulla membrana,

per indurre un cambiamento conformazionale

nelle subunità che espongono i siti di legame

per i recettori cargo sulla superficie della cellula.

Quando una molecola di segnale come l'LDL

si lega al recettore, come la proteina Apo B,

questo fa invaginare la membrana verso l'interno,

permettendo ulteriori legami nella stessa area

della fossetta in crescita.

Più strutture proteiche, i trischele della clatrina,

si attaccano formando le fossette rivestite da clatrina,

con i cargo verso l'interno.

Altre proteine che piegano e tagliano la membrana

vengono reclutate nella strozzatura

dove staccano la vescicola rivestita di clatrina.

Il rivestimento viene rapidamente rilasciato

e la vescicola nuda spesso si fonde con l'endosoma

per essere ulteriormente processata dalla cellula.

I recettori di trasporto si dissociano dall'LDL

all'interno dell'ambiente a pH minore dell'endosoma

e i recettori vengono riportati intatti alla membrana,

pronti a legare altre molecole di segnale.

L'LDL verrà ulteriormente lavorato e spezzettato

in colesterolo e aminoacidi.