5.13: Рецепторно-опосредованный эндоцитоз

Обзор

Рецептор-опосредованный эндоцитоз – это процесс, посредством которого большое количество определенных молекул может быть импортировано в клетку после связывания с рецепторами клеточной поверхности. Молекулы, связанные с этими рецепторами, попадают в клетку через складывание внутрь мембраны на поверхности клетки, которая в конечном итоге защемляется в пузырьке внутри клетки. Структурные белки, такие как клатрин, покрывают почкующийся пузырек и придают ему круглую форму.

Клатрин-опосредованный эндоцитоз ЛПНП

Одним из хорошо изученных примеров рецептор-опосредованного эндоцитоза является транспорт липопротеинов низкой плотности (ЛПНП холестерина) в клетку. ЛПНП связывается с трансмембранными рецепторами на клеточной мембране. Адаптерные белки позволяют клатрину прикрепляться к внутренней поверхности мембраны. Эти белковые комплексы изгибают мембрану внутрь, создавая внутри клетки везикулу, покрытую клатрином. Шейка эндоцитарного пузырька отделяется от мембраны комплексом белка динамина и других дополнительных белков.

Эндоцитарный пузырек сливается с ранней эндосомой, и ЛПНП диссоциирует от рецепторных белков из-за более низкого pH среды. Пустые рецепторные белки разделяются на транспортные везикулы для повторной вставки во внешнюю клеточную мембрану. ЛПНП остается в эндосоме, которая связывается с лизосомой. Лизосома обеспечивает пищеварительные ферменты, которые расщепляют ЛПНП на свободный холестерин, который может использоваться клеткой.

Роль рецепторно-опосредованного эндоцитоза

Эндоцитоз может выполнять несколько функций. В приведенном выше примере эндоцитоз используется для переноса ресурсов (ЛПНП) в клетку. Точно так же железо попадает в клетку посредством эндоцитоза трансферрина – железосвязывающего белка – на поверхности клетки, где оно связывается с рецептором трансферрина (TfR). Подобно эндоцитозу ЛПНП, везикула, покрытая клатрином, формируется для доставки трансферрина в клетку. В ранней эндосоме снижение pH делает возможным диссоциацию железа от трансферрина. Трансферрин, однако, остается связанным с TfR. Когда рецептор отправляется обратно на поверхность клетки для повторного использования, белок трансферрина (без железа) высвобождается обратно во внеклеточную среду.

Рецептор-опосредованный эндоцитоз также используется для регуляции передачи сигналов в клетке. Одним из основных способов регуляции сигнальных рецепторов является секвестрация, которая включает перенос рецепторов внутрь клетки с помощью эндоцитоза. Некоторые рецепторы хранятся в пузырьках до тех пор, пока они снова не понадобятся, а некоторые разрушаются протеолитическими ферментами. Для других сигнальных путей требуется рецептор-опосредованный эндоцитоз, чтобы обеспечить передачу сигнала (то есть передачу сигнала в клетку).

Типы рецепторно-опосредованного эндоцитоза

Эндоцитоз ЛПНП является примером клатрин-опосредованного эндоцитоза. Существуют также альтернативные пути эндоцитоза, из которых наиболее изучен кавеолин. В отличие от клатрина, который связывается с поверхностью, кавеолин внедряется в липидный бислой. Однако результат аналогичен, поскольку кавеолин вызывает искривление мембраны, что позволяет формировать эндоцитарный пузырь, который отщепляется от мембраны.

Использование патогенами рецепторных эндоцитарных путей

Некоторые бактерии и вирусы могут проникать в клетки-хозяева, захватывая собственные рецепторы хозяина. Вирус гриппа может проникать в клетки-хозяева, используя клатрин-опосредованные и другие эндоцитарные пути. Вирус связывается с рецепторами на поверхности клетки, получая доступ к клетке-хозяину, где позже он ускользает из эндосомы.

Некоторые патогены выделяют токсины, которые связываются с рецепторами хозяина, чтобы заставить клетку принять их внутрь. Бактерия Bacillus anthracis производит токсин, известный как сибирская язва; этот токсин способен связываться с рецепторами, подвергаться эндоцитозу и затем покидать позднюю эндосому, вызывая некроз и другие клинические симптомы.