5.13: Endocytoza zależna od receptorów

Przegląd

Endocytoza zależna od receptorów to proces, w którym duże ilości określonych cząsteczek mogą być importowane do komórki po związaniu się z receptorami na powierzchni komórki. Cząsteczki związane z tymi receptorami są wprowadzane do komórki poprzez wewnętrzne fałdowanie błony powierzchniowej komórki, która ostatecznie jest ściskana w pęcherzyk wewnątrz komórki. Białka strukturalne, takie jak klatryna, pokrywają pączkujący pęcherzyk i nadają mu okrągłą formę.

Endocytoza LDL zależna od klatryny

Jednym z dobrze scharakteryzowanych przykładów endocytozy za pośrednictwem receptorów jest transport lipoprotein o niskiej gęstości (cholesterolu LDL) do komórki. LDL wiąże się z receptorami transbłonowymi na błonie komórkowej. Białka adapterowe umożliwiają klatrynie przyczepianie się do wewnętrznej powierzchni błony. Te kompleksy białkowe wyginają błonę do wewnątrz, tworząc wewnątrz komórki pęcherzyk pokryty klatryną. Szyjka pęcherzyka endocytarnego jest ściśnięta od błony przez kompleks białka dynaminy i innych białek dodatkowych.

Pęcherzyk endocytarny łączy się z wczesnym endosomem, a LDL dysocjuje od białek receptorowych z powodu środowiska o niższym pH. Puste białka receptorowe są rozdzielane na pęcherzyki transportowe, które są ponownie wprowadzane do zewnętrznej błony komórkowej. LDL pozostaje w endosomie, który wiąże się z lizosomem. Lizosom dostarcza enzymów trawiennych, które rozkładają LDL na wolny cholesterol, który może być wykorzystany przez komórkę.

Rola endocytozy zależnej od receptorów

Istnieje wiele funkcji, które może pełnić endocytoza. W powyższym przykładzie endocytoza służy do pobierania zasobów (LDL) do komórki. Podobnie żelazo jest pobierane do komórki poprzez endocytozę transferyny – białka wiążącego żelazo – na powierzchni komórki, gdzie wiąże się z receptorem transferyny (TfR). Podobnie jak w przypadku endocytozy LDL, powstaje pęcherzyk pokryty klatryną, który wprowadza transferynę do komórki. We wczesnym endosomie spadek pH umożliwia dysocjację żelaza od transferyny. Transferrin pozostaje jednak związany z TfR. Kiedy receptor jest wysyłany z powrotem na powierzchnię komórki w celu ponownego wykorzystania, białko transferyny (bez żelaza) jest uwalniane z powrotem do środowiska zewnątrzkomórkowego.

Endocytoza zależna od receptorów jest również wykorzystywana do regulacji sygnalizacji komórkowej. Jednym z podstawowych sposobów regulacji receptorów sygnałowych jest sekwestracja, która polega na wprowadzeniu receptorów do wnętrza komórki za pomocą endocytozy. Niektóre receptory są przechowywane w pęcherzykach, dopóki nie będą ponownie potrzebne, a niektóre są degradowane przez enzymy proteolityczne. Inne szlaki sygnałowe wymagają endocytozy za pośrednictwem receptora, aby umożliwić transdukcję sygnału (tj. przekazanie sygnału do komórki).

Rodzaje endocytozy zależnej od receptorów

Endocytoza LDL jest przykładem endocytozy za pośrednictwem klatryny. Istnieją również alternatywne szlaki endocytozy, z których kaweolina jest najlepiej zbadana. W przeciwieństwie do klatryny, która wiąże się z powierzchnią, kaweolina wprowadza się do dwuwarstwy lipidowej. Wynik jest jednak podobny, ponieważ kaweolina powoduje krzywiznę błony, która umożliwia tworzenie się pęcherzyka endocytarnego, który odrywa się od błony.

Wykorzystanie szlaków endocytarnych opartych na receptorach przez patogeny

Niektóre bakterie i wirusy mogą atakować komórki gospodarza, przejmując kontrolę nad natywnymi receptorami gospodarza. Wirus grypy może atakować komórki gospodarza za pomocą klatryny i innych szlaków endocytarnych. Wirus wiąże się z receptorami na powierzchni komórki, uzyskując dostęp do komórki gospodarza, skąd później ucieka z endosomu.

Niektóre patogeny uwalniają toksyny, które wiążą się z receptorami gospodarza, aby nakłonić komórkę do przyjęcia ich do środka. Bakteria Bacillus anthracis wytwarza toksynę znaną jako wąglik; Toksyna ta jest zdolna do wiązania się z receptorami, ulegania endocytozie, a następnie ucieczki z późnego endosomu w celu wywołania martwicy i innych objawów klinicznych.