5.13: 受容体依存性エンドサイトーシス
概要
受容体依存性エンドサイトーシスとは、細胞表面の受容体に結合した特定の分子が大量に細胞内に取り込まれるプロセスです。受容体に結合した分子は、細胞表面の膜が内側に折り畳まれることで、細胞内に取り込まれ、最終的に細胞内の小胞につつまれます。クラスリンなどの構造タンパク質は、この新しい小胞をコーティングし、球状にします。
クラスリン依存的なLDLのエンドサイトーシス
受容体依存性エンドサイトーシスの有名な例として、低密度リポタンパク質(LDLコレステロール)の細胞内輸送があります。LDLは細胞膜上の膜貫通型受容体に結合します。アダプタータンパク質はクラスリンを膜の内側表面に付着させます。これらのタンパク質複合体は、膜を内側に曲げ、クラスリンでコーティングされた小胞を細胞内で作ります。エンドサイトーシス小胞の首の部分は、ダイナミンというタンパク質と他の付属タンパク質の複合体によって、膜からくびれ切れます。
エンドサイトーシス小胞は初期エンドソームと融合し、LDLは低いpH環境により受容体タンパク質から解離します。空になった受容体タンパク質は輸送小胞に分離され、細胞外膜に再び挿入されます。LDLはエンドソームに残り、リソソームと結合します。リソソームは消化酵素を供給し、LDLを分解して細胞が利用できる遊離コレステロールにします。
受容体依存性エンドサイトーシスの役割
エンドサイトーシスには複数の役割があります。上の例では、エンドサイトーシスは資源（LDL）を細胞内に取り込むために使われます。同様に、鉄は細胞表面の鉄結合タンパク質トランスフェリンのエンドサイトーシスを介して取り込まれ、細胞表面ではトランスフェリンがトランスフェリン受容体（TfR）と結合します。LDLのエンドサイトーシスと同様、トランスフェリンを細胞内に取り込むためにクラスリンで覆われた小胞が形成されます。初期のエンドソームでは、pHの低下により鉄がトランスフェリンから解離します。しかし、トランスフェリンはTfRに結合したままです。受容体が細胞表面に戻されて再利用されると、鉄を含まないトランスフェリンタンパク質が細胞外へ放出されます。
受容体依存性エンドサイトーシスは、細胞シグナル伝達の制御にも使われます。シグナル受容体が制御される主な方法の1つは、隔離であり、エンドサイトーシスを利用して受容体は細胞内に導入されます。ある受容体は小胞内に蓄えられ、再び必要になるまで保管されますが、ある受容体はタンパク質分解酵素によって分解されます。他のシグナル伝達経路では、シグナル伝達（シグナルを細胞内に送り込むこと）が起きるようにするため、受容体依存性エンドサイトーシスが必要となります。
受容体依存性エンドサイトーシスの種類
LDLのエンドサイトーシスはクラスリン依存的エンドサイトーシスの一例です。エンドサイトーシスには別の経路もあり、その中でもカベオリンが最も研究されています。表面に結合するクラスリンとは異なり、カベオリンは脂質二重層に挿入されます。しかし、結果は同じで、カベオリンは膜を湾曲させて、膜からくびれ切れたエンドサイトーシス小胞を形成します。
病原体による受容体依存性エンドサイトーシス経路の利用
細菌やウイルスの中には、宿主固有の受容体を乗っ取り、宿主の細胞に侵入するものがあります。インフルエンザウイルスは、クラスリン依存的エンドサイトーシスやその他のエドサイトーシス経路を利用して宿主細胞に侵入します。ウイルスは細胞表面の受容体に結合し、宿主細胞へのアクセスを取得して、その後エンドソームから脱出します。
病原体の中には、宿主の受容体に結合する毒素を放出して、細胞を騙し取り込まれるものもあります。病原体、炭疽菌は、炭疽として毒素を生みます。この毒素は受容体に結合でき、エンドサイトーシスを受けて、その後後期エンドソームから脱出することで、壊死や他の臨床症状を引き起こします。
