Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

5.13: Endocitosis mediada por receptor
TABLA DE
CONTENIDO

JoVE Core
Biology

This content is Free Access.

Education
Receptor-mediated Endocytosis
 
Esta voz en off está generada por computadora
TRANSCRIPCIÓN

5.13: Receptor-mediated Endocytosis

5.13: Endocitosis mediada por receptor

Overview

Receptor-mediated endocytosis is a process through which bulk amounts of specific molecules can be imported into a cell after binding to cell surface receptors. The molecules bound to these receptors are taken into the cell through inward folding of the cell surface membrane, which is eventually pinched off into a vesicle within the cell. Structural proteins, such as clathrin, coat the budding vesicle and give it its round form.

Clathrin-Mediated Endocytosis of LDL

One well-characterized example of receptor-mediated endocytosis is the transport of low-density lipoproteins (LDL cholesterol) into the cell. LDL binds to transmembrane receptors on the cell membrane. Adapter proteins allow clathrin to attach to the inner surface of the membrane. These protein complexes bend the membrane inward, creating a clathrin-coated vesicle inside the cell. The neck of the endocytic vesicle is pinched off from the membrane by a complex of the protein dynamin and other accessory proteins.

The endocytic vesicle fuses with an early endosome, and the LDL dissociates from the receptor proteins due to a lower pH environment. Empty receptor proteins are separated into transport vesicles to be re-inserted into the outer cell membrane. LDL remains in the endosome, which binds with a lysosome. The lysosome provides digestive enzymes that break up LDL into free cholesterol that can be used by the cell.

Roles of Receptor-Mediated Endocytosis

There are multiple functions that endocytosis can serve. In the example above, endocytosis is used to take resources (LDL) into the cell. Similarly, iron is taken into the cell via endocytosis of transferrin—an iron-binding protein—at the cell surface, where it binds to the transferrin receptor (TfR). Similar to LDL endocytosis, a clathrin-coated vesicle is formed to bring the transferrin into the cell. In the early endosome, a pH decrease allows the dissociation of iron from transferrin. Transferrin, however, remains bound to the TfR. When the receptor is sent back to the cell surface to be reused, the transferrin protein (without iron) is released back into the extracellular environment.

Receptor-mediated endocytosis is also used to regulate cell signaling. One of the primary ways that signal receptors are regulated is sequestration, which involves bringing receptors inside the cell using endocytosis. Some receptors are stored within vesicles until they are needed again, and some are degraded by proteolytic enzymes. Other signaling pathways require receptor-mediated endocytosis to allow signal transduction (i.e., passing the signal into the cell) to take place.

Types of Receptor-Mediated Endocytosis

The endocytosis of LDL is an example of clathrin-mediated endocytosis. There are also alternative pathways for endocytosis, of which caveolin is the most-studied. Unlike clathrin, which binds to the surface, caveolin inserts itself into the lipid bilayer. The result is similar, however, as caveolin causes a curve in the membrane that allows an endocytic vesicle to form that pinches off from the membrane.

Use of Receptor-Based Endocytic Pathways by Pathogens

Some bacteria and viruses can invade host cells by hijacking the host’s native receptors. Influenza virus can invade host cells using clathrin-mediated and other endocytic pathways. The virus binds to receptors on the cell surface, gaining access to the host cell, where it later escapes from the endosome.

Some pathogens release toxins that bind to host receptors to trick the cell into taking them inside. The bacterium Bacillus anthracis produces the toxin known as anthrax; this toxin is capable of binding to receptors, undergoing endocytosis, and then escaping the late endosome to cause necrosis and other clinical symptoms.

Visión general

La endocitosis mediada por el receptor es un proceso a través del cual se pueden importar cantidades a granel de moléculas específicas en una célula después de unirse a los receptores de la superficie celular. Las moléculas unidas a estos receptores se toman en la célula a través del plegado interno de la membrana de la superficie celular, que finalmente se pellizca en una vesícula dentro de la célula. Las proteínas estructurales, como la clatrina, recubren la vesícula en ciernes y le dan su forma redonda.

Endococitosis mediada por clatrina de LDL

Un ejemplo bien caracterizado de endocitosis mediada por receptores es el transporte de lipoproteínas de baja densidad (colesterol LDL) a la célula. LDL se une a los receptores transmembranos en la membrana celular. Las proteínas adaptadoras permiten que la clatrina se adhieran a la superficie interna de la membrana. Estos complejos proteicos doblan la membrana hacia adentro, creando una vesícula recubierta de clatrina dentro de la célula. El cuello de la vesícula endocítica es pellizcado de la membrana por un complejo de la proteína dynamina y otras proteínas accesorios.

La vesícula endocítica se fusiona con un endosoma temprano, y el LDL se disocia de las proteínas receptoras debido a un entorno de pH más bajo. Las proteínas receptoras vacías se separan en vesículas de transporte para volver a insertarse en la membrana celular externa. LDL permanece en el endosoma, que se une a un lisosoma. El lisosoma proporciona enzimas digestivas que descomponen el LDL en colesterol libre que puede ser utilizado por la célula.

Roles de Endocitosis Mediada por Receptores

Hay múltiples funciones que la endocitosis puede servir. En el ejemplo anterior, la endocitosis se utiliza para llevar recursos (LDL) a la célula. Del mismo modo, el hierro se introduce en la célula a través de la endocitosis de transferrina, una proteína de unión al hierro, en la superficie celular, donde se une al receptor de transferrina (TfR). Similar a la endocitosis LDL, se forma una vesícula recubierta de clatrina para llevar la transferrina a la célula. En el endosoma temprano, una disminución del pH permite la disociación del hierro de la transferrina. Sin embargo, transferrina permanece vinculada al TfR. Cuando el receptor se envía de vuelta a la superficie celular para ser reutilizado, la proteína de transferrina (sin hierro) se libera de nuevo en el entorno extracelular.

La endocitosis mediada por el receptor también se utiliza para regular la señalización celular. Una de las principales formas en que se regulan los receptores de señal es el secuestro, que implica llevar los receptores dentro de la célula mediante endocitosis. Algunos receptores se almacenan dentro de las vesículas hasta que se necesitan de nuevo, y algunos son degradados por enzimas proteolíticas. Otras vías de señalización requieren endocitosis mediada por receptores para permitir la transducción de la señal (es decir, pasar la señal a la célula).

Tipos de Endocitosis Mediada por Receptores

La endocitosis de LDL es un ejemplo de endocitosis mediada por clatrina. También hay vías alternativas para la endocitosis, de las cuales la cavernolina es la más estudiada. A diferencia de la clatrina, que se une a la superficie, la cavernolina se inserta en la bicaca de lípidos. El resultado es similar, sin embargo, ya que la cavernolina provoca una curva en la membrana que permite formar una vesícula endocítica que se pellizca de la membrana.

Uso de vías endocíticas basadas en receptores por patógenos

Algunas bacterias y virus pueden invadir las células huésped secuestrando los receptores nativos del huésped. El virus de la gripe puede invadir las células huésped utilizando vías endocíticas y mediadas por clatrina. El virus se une a los receptores en la superficie celular, obteniendo acceso a la célula huésped, donde más tarde escapa del endosoma.

Algunos patógenos liberan toxinas que se unen a los receptores del huésped para engañar a la célula para que los tome dentro. La bacteria Bacillus anthracis produce la toxina conocida como ántrax; esta toxina es capaz de unirse a los receptores, someterse a endocitosis, y luego escapar del endosoma tardío para causar necrosis y otros síntomas clínicos.


Lectura sugerida

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter