Ендозом

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето
endocytic pathway compartments
Електронскa микрографиja на ендозоми во човечки HeLa клетки. Видливи се раните ендозоми (Е - стои за рецептор за епидермален фактор на раст, EGFR, 5 минути по интернализацијата и за трансферинот), доцните ендозоми / мултивезикуларни тела (M) и лизозомите (L). Должина на црната лента: 500 nm.

Ендозомите се група на внатреклеточни органели за складирање во еукариотските клетки. Тие потекнуваат од транс-голџиевата мрежа и се дел од ендоцитотскиот транспортен пат во клетката. Молекулите или лигандите интернализирани од клеточната плазма-мембрана можат да бидат транспортирани преку ендоцитотскиот пат сѐ до разградба во лизозомите или пак да бидат повторно вратени на клеточната мембрана преку ендоцитотскиот циклус. Исто така молекули од транс-голџиевата мрежа се транспортираат до ендозомите, а оттаму се насочуваат или кон лизозомите или повторни се рециклираат во Голџиевиот апарат.

Ендозомите може да се класифицираат како рани, сортирачки или доцни во зависност од нивната фаза после интернализацијата и формирањето ендоцитотски везикули.[1] Ендозомите се главниот сортирачки компартимент на ендомембранскиот систем во клетките.[2]

Функција[уреди | уреди извор]

Ендозомите обезбедуваат средина каде материите се сортираат пред да бидат насочени за разградба во лизозомите.[2] На пример, липопротеинот со мала густина (ЛДЛ) се внесува во клетката по врзување за ЛДЛ-рецепторот на површината на клетката преку процес на рецептор-посредувана ендоцитоза. Ендоцитозата на комплексот ЛДЛ-ЛДЛ-рецептор резултира со формирање ендоцитоска везикула која понатаму се насочува за фузионирање со раниот ендозом. По фузионирање на везикулата со раниот ендозом, ЛДЛ дисоцира од рецепторот. ЛДЛ дисоцира од рецепторот поради благо опаднатата pH-средина во раниот ендозом, генерирана преку мембранска протонска пумпа наречена V-АTP-аза. По дисоцирањето од рецепторот, ЛДЛ останува во ендозомот и се насочува понатаму преку ендоцитотскиот пат до лизозомите, додека рецепторот може да биде рециклиран и повторно вграден на клеточната површина. Како за разлика од претходно опишаното, кај епидермалниот фактор на раст (EGF) и EGF-рецепторот, врската која се формира по врзувањето меѓу EGF и EGF-рецепторот е отпорна на пад на pH во луменот на ендозомот, па затоа таа опстојува сè додека комплексот EGF-EGF-рецептор не се испорача до лизозомите за нивна разградба. Молекули од Голџиевиот апарат, лиганди на маноза-6-фосфат рецепторот се насочени кон лизозомот на преку сличен механизам.

Видови[уреди | уреди извор]

Постојат три различни типа на ендозоми: рани ендозоми, доцни ендозоми и ендозоми за рециклирање.[2] Тие се разликуваат според времето што е потребно за ендоцитозиранио материјал да стигне до нив и според одредени специфични маркери како што се Rab-протеините.[3] Тие исто така имаат различна морфологија. По формирањето на ендоцитотски везикули и отстранувањето на обвивката (најчесто од клатрин), тие се насочуваат за фузионирање со раните ендозоми. Раните ендозоми потоа созреваат во доцни ендозоми пред да фузионираат со лизозомите.[4][5]

Раните ендозоми созреваат на неколку начини за да формираат доцни ендозоми. При созревањето во доцни ендозоми, доаѓа до прогресивно намалување на pH-вредноста во нивниот лумен, главно преку активноста на V-ATP-азата.[6] Многу молекули кои сè ќе бидат насочени за рециклирање на клеточната мембрана се концентрираат во тубуларните (цевчести) делови на раните ендозоми. При зреењето во доцни ендозоми, тубулите на раните ендозоми постепено се губат како резултат на нивното отцепување како рециклирачки везикули при процесот на рециклирање. Исто така при зреењето на раните ендозоми доаѓа до фузионирање на повеќе рани ендозоми што доведува до поголеми димензии на доцните ендозоми.[7] Како резултат на сортирање на молекулите во помали везикули кои се внесуваат во ендозомалниот лумен при зреењето, доцните ендозоми имаат мултивезикуларен изглед и затоа уште се означени и како мултивезикуларни тела (multivesicular bodies, MVB), а таквите везикули во луменот на доцниот ендозом се нарекуваат интралуминални везикули (intraluminal vesicles, ILV). При зреењето на раните еднозоми продолжува и рециклирањето на одредени молекули како на пример трансферин рецепторот и маноза-6-фосфат рецепторите, а тоа најверојатно се случува преку пупчење и одвојување на везикули од ендозомот.[4] Како конечен чекор во зреењето, ендозомите го губат протеинот RAB5A, а се здобиваат со RAB7A, што ги прави компетентни за фузија со лизозомите.

Се покажало дека фузијата на доцните ендозоми со лизозомите резултира со формирање на „хибриден“ компартман, со карактеристики својствени и за твата компартмани.[8] На пример, лизозомите се погусти од доцните ендозоми, а хибридите имаат средна густина.

Некои молекули се рециклираат кон плазма-мембраната директно со одвојување на везикули од раните ендозоми (т.н. брзо рециклирање),[9] но повеќето се рециклираат преку посебна суппопулација на ендозми наречени рециклирачки ендозоми.

  • Раните ендозоми се состојат од динамична тубуларно-везикуларна мрежа (везикули до 1 μm во пречник со поврзани тубули со пречник до 50 nm). Маркерите вклучуваат RAB5A и RAB4, Трансферин и неговиот рецептор и ЕЕА1.
  • Доцните ендозоми, познати и како мултивезикуларни тела, главно се сферични, немаат тубули (цевчести структури) и содржат многу густо спакувани интралуминални везикули. Маркерите вклучуваат RAB7, RAB9 и манозни 6-фосфатни рецептори.[10]
  • Рециклирачките ендозоми се концентрирани во близина на микротубуларниот организирачки центар (МТОЦ). Маркер; RAB11.[11]

Повеќе подвидови на ендозоми постојат во специјализирани клетки како што се поларизираните клетки и макрофаги.

Фагозомите, макропинозомите и автофагозомите [12] созреваат на начин сличен на ендозомите, а за тоа веројатно е потребна нивна фузија со нормални ендозоми за нивното созревање. Некои внатреклеточни патогени го ползуваат овој процес, на пример, со спречување на стекнување на RAB7.[13]

Доцните ендозоми / мултивезикуларните тела понекогаш се нарекуваат ендоцитотски носачки везикули (endocytic carrier vesicles), но овој термин се користеше за да се опишат везикули кои се отцепуваат од раните ендозоми и потоа фузионираат со доцните ендозоми. Сепак, неколку набљудувања (погоре опишаните) покажаа дека транспортот на материјал помеѓу раниот и доцниот поверојатно се случува преку самото зреење на раниот ендозом во доцен ендозом, отколку преку везикуларен транспорт меѓу овие два компартмана.

Друга карактеристика за идентификување што се разликува помеѓу различните класи на ендозоми е составот на липидите во нивните мембрани. Фосфатидил инозитол фосфатите (PIPs), едни од најважните липидни сигнални молекули, се покажало дека се разликуваат низ текот на созревањето на ендозомите од рани кон доцни. PIP2 (фосфатидил-инозитол-4,5-бисфосфат) е присутен на плазма мембраните, PIP3 (фосфатидил-инозитол-1,4,5-трифосфат) е присутен на мембраната на раните ендозоми, PI (3,5) P2 (фосфатидил-инозитол-3,5-бисфосфат) на доцни ендозоми и PI (4) P на транс Голџи мрежата.[14] Овие липиди на површината на ендозомите помагаат во специфичното рекрутирање на специфични протеини од цитозолот на мембраната на ендозомот, со што им се обезбедува нивниот идентитет. Интерконверзијата на овие липиди е резултат на координираното дејство на фосфоинозитид-киназите и фосфатазите кои се стратешки локализирани [15]

animal cell endocytic pathway
Дијаграм на патеките во ендоцитотскиот пат и ендозомите кои се среќаваат низ овие патеки. Прикажани се примери на молекули кои се насочени низ овие патеки, вклучувајќи рецептори за епидермален фактор на раст, трансферин и лизозомални хидролази. Рециклирачките ендозоми, компартмани и патишта кои се среќаваат во некои специјализирани клетки, не се прикажани.

Постојат три главни компартмани кои имаат патеки за нивно поврзување со ендозомите. Повеќе патишта постојат во специјализираните клетки, како што се меланоцитите и поларизираните клетки. На пример, во епителните клетки (пример за поларизирани клетки), посебен процес наречен трансцитоза им овозможува на некои материјали да влезат од едната страна од клетката и да излезат од спротивната страна. Исто така, во некои околности, доцните ендозоми/мултивезикуларни тела се спојуваат со плазма-мембраната наместо со лизозомите, ослободувајќи ги луминалните везикули во вонклеточниот простор. Луминалните везикули кои се ослободуваат во вонклеточниот простор сега се познати под името егзозоми.

Нема консензус за точната природа на овие патеки и точната патека по која е насочено одредено карго во одредено време би била предмет на дебата.

Ендозоми до/од Голџи[уреди | уреди извор]

Везикулите се насочуваат помеѓу Голџи и ендозомите во двете насоки. GGA1 адапторните протеини и AP-1 адапторните протеини за клатрин-обложени везикули се одговорни за формирање на везикули на Голџиевата мембрана (транс-голџиевата мрежа) кои пренесуваат молекули до ендозомите.[16] Во спротивна насока, белковинските комплекси наречени ретромери се одговорни за формирање везикули на мембраната на раните ендозоми, кои носат молекули назад кон Голџиевиот апарат (транс-голџиевата мрежа). Некои студии опишуваат ретрограден транспорт од доцните ендозоми до Голџиевиот апарат, кој е посредуван од протеините Rab9 и TIP47, но други студии ги оспоруваат овие наоди. Пример за молекули кои се насочени во овие патеки ги вклучуваат рецепторите за маноза-6-фосфат кои носат лизозомални хидролази до ендоцитниот пат. Хидролазите се ослободуваат во киселата средина на ендозомите, а рецепторот е вратен во Голџиевиот апарат со помош на протеините ретромер и Rab9.

Рани ендозоми до/од плазма-мембраната (преку рециклирачки ендозоми)[уреди | уреди извор]

Испорачувањето на молекули од плазма-мембрана до раните ендозоми се одвива преку ендоцитотски везикули. Молекулите можат да бидат интернализирани преку рецептор-посредувана ендоцитоза, а везикулират кои се формираат клатрин-обложени везикули. Преку оваа ендоцитотска патека се формираат и други видови на везикули, меѓу кои и везикулите се формираат со помош на кавеолин. При рецилирање на одредени молекули, везикулите можат директно да ги вратат молекулите назад на плазма-мембраната, но повеќето молекули се транспортираат со везикули кои прво фузионираат со рециклирачки ендозоми (индиректно рециклирање).[17] Молекулите што ја следат оваа патека за рециклирање (индиректно рециклирање) се концентрираат во тубуларните (цевчести) сегменти на раните еднозоми. Молекулите што ги следат овие патеки вклучуваат рецептори за ЛДЛ, епидермалниот фактор за раст и транспортниот протеин на железо, трансферин. Интернализацијата на овие рецептори од плазма-мембраната се одвива преку рецептор-посредувана ендоцитоза. ЛДЛ се ослободува во ендозомите поради пониската pH вредност во нивниот лумен, додека рецепторот се рециклира до површината на клетката. Холестеролот се пренесува во крвта главно преку ЛДЛ, а главниот механизам за преземање на холестеролот е преку интернализација на комплексот од ЛДЛ и ЛДЛ-рецептор. Рецепторот за епидермален фактор на раст (EGFR) е активиран преку врзувањето на епидермалниот фактор на раст (EGF). Активираните рецептори ја стимулираат сопствената интернализација и разградба во лизозомите. EGF останува врзан за EGFR откако ќе се ендоцитира (интернализира) и насочи кон ендозомот. Активираните EGFR ја стимулираат сопствена убиквитација (маркирање со протеинот убиквитин), а убиквитинирањето води до нивно насочување во луминални везикули, поради што тие не се рециклираат на плазма-мембраната. Насочувањето кон луминални везикули во доцниот ендозом овозможува отстранување на сигнализирачкиот сегмент на рецепторот од цитозолот што превенира одржана (непрекината) стимулација за клеточен раст.[18] - во клетки кои не се стимулирани со EGF, EGF-рецепторите немаат EGF врзан за нив и затоа се рециклираат доколку достигнат ендозоми.[19] Трансферинот исто така останува поврзан со неговиот рецептор, но, во киселиот ендозом, се ослободува железо од трансферинот, а потоа трансферинот ослободен од железо (сè уште врзан за рецепторот на трансферин) се враќа од раниот ендозом до површината на клетката или пак од раниот ендозом преку рециклирачки ендозоми па потоа до клеточната површина.[20]

Доцни ендозоми до лизозоми[уреди | уреди извор]

Транспортот од доцни ендозоми до лизозоми во суштина е еднонасочен, бидејќи доцниот ендозом се „консумира“ во процесот на спојување со лизозомот. Оттука, растворливите молекули во луменот на ендозомите ќе имаат тенденција да завршат во лизозомите, освен ако не бидат повлечени на некој начин. Трансмембранските протеини при насочувањето до лизозомите можат да бидат доставени во луменот на лизозомите или на нивната мембрана. Трансмембранските протеини одредени за достава во луменот на лизозомот се сортираат во интралуминални везикули уште при зреењето на раните ендозоми. Кога ендозомот созрева во доцен ендозом / мултивезикуларно тело и се спојува со лизозомот, интралуминалните везикули од луменот на доцниот ендозом се ослободуваат во луменот на лизозомот при неговото фузионирање со лизозомот. Протеините во оваа патека се обележани со прикачување на убиквитин.[21] Ендозомалните сортирачки комплекси потребни за транспорт (ESCRT) го препознаваат прикачениот убиквитин и го сортираат протеинот кон луминалните везикули.[22] Пример за молекули кои ја се транспортирани преку овој ендоцитоски пат го вклучуваат ЛДЛ како и лизозомалните хидролази испорачани со помош на рецепторите за маноза-6-фосфат. Овие растворливи молекули остануваат во ендозомите и затоа се доставуваат до лизозомите. Исто така, трансмембранските EGFR, врзани за EGF, се обележуваат со убиквитин и затоа се сортираат во луминални везикули од страна на ESCRT.

Поврзано[уреди | уреди извор]

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. „Late endosomes derive from early endosomes by maturation“. Cell. 65 (3): 417–27. May 1991. doi:10.1016/0092-8674(91)90459-C. PMID 1850321.
  2. 2,0 2,1 2,2 „Endocytosis and molecular sorting“. Annual Review of Cell and Developmental Biology. 12: 575–625. 1996. doi:10.1146/annurev.cellbio.12.1.575. PMID 8970738.
  3. „Rab GTPases as coordinators of vesicle traffic“. Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 10 (8): 513–25. August 2009. doi:10.1038/nrm2728. PMID 19603039.
  4. 4,0 4,1 „Multivesicular endosomes containing internalized EGF-EGF receptor complexes mature and then fuse directly with lysosomes“. The Journal of Cell Biology. 132 (6): 1011–23. March 1996. doi:10.1083/jcb.132.6.1011. PMC 2120766. PMID 8601581.
  5. „Lysosome-endosome fusion and lysosome biogenesis“. Journal of Cell Science. 113 (Pt 9): 1515–24. May 2000. PMID 10751143.
  6. Joly, Etienne, уред. (July 2008). „Regulation of the V-ATPase along the endocytic pathway occurs through reversible subunit association and membrane localization“. PLOS ONE. 3 (7): e2758. Bibcode:2008PLoSO...3.2758L. doi:10.1371/journal.pone.0002758. PMC 2447177. PMID 18648502.
  7. „Rab conversion as a mechanism of progression from early to late endosomes“. Cell. 122 (5): 735–49. September 2005. doi:10.1016/j.cell.2005.06.043. PMID 16143105.
  8. „Fusion of lysosomes with late endosomes produces a hybrid organelle of intermediate density and is NSF dependent“. The Journal of Cell Biology. 140 (3): 591–601. February 1998. doi:10.1083/jcb.140.3.591. PMC 2140175. PMID 9456319.
  9. „Internalization and processing of transferrin and the transferrin receptor in human carcinoma A431 cells“. The Journal of Cell Biology. 97 (2): 508–21. August 1983. doi:10.1083/jcb.97.2.508. PMC 2112524. PMID 6309862.
  10. „Molecular mechanisms of late endosome morphology, identity and sorting“. Current Opinion in Cell Biology. 18 (4): 422–8. August 2006. doi:10.1016/j.ceb.2006.06.002. PMID 16781134.
  11. „Rab11 regulates recycling through the pericentriolar recycling endosome“. The Journal of Cell Biology. 135 (4): 913–24. November 1996. doi:10.1083/jcb.135.4.913. PMC 2133374. PMID 8922376.
  12. „Autophagy and multivesicular bodies: two closely related partners“. Cell Death and Differentiation. 16 (1): 70–8. January 2009. doi:10.1038/cdd.2008.168. PMID 19008921.
  13. „Biogenesis of Leishmania major-harboring vacuoles in murine dendritic cells“. Infection and Immunity. 74 (2): 1305–12. February 2006. doi:10.1128/IAI.74.2.1305-1312.2006. PMC 1360340. PMID 16428780.
  14. „Membrane lipids: where they are and how they behave“. Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 9 (2): 112–24. February 2008. doi:10.1038/nrm2330. PMC 2642958. PMID 18216768.
  15. „Phosphoinositides in cell regulation and membrane dynamics“. Nature. 443 (7112): 651–7. October 2006. Bibcode:2006Natur.443..651D. doi:10.1038/nature05185. PMID 17035995.
  16. „The GGA proteins: key players in protein sorting at the trans-Golgi network“. European Journal of Cell Biology. 83 (6): 257–62. July 2004. doi:10.1078/0171-9335-00374. PMID 15511083.
  17. „Pathways and mechanisms of endocytic recycling“. Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 10 (9): 597–608. September 2009. doi:10.1038/nrm2755. PMC 3038567. PMID 19696797.
  18. „Human VPS34 is required for internal vesicle formation within multivesicular endosomes“. The Journal of Cell Biology. 155 (7): 1251–64. December 2001. doi:10.1083/jcb.200108152. PMC 2199316. PMID 11756475.
  19. „Kinase activity controls the sorting of the epidermal growth factor receptor within the multivesicular body“. Cell. 61 (4): 623–34. May 1990. doi:10.1016/0092-8674(90)90474-S. PMID 2344614.
  20. „Receptor-mediated endocytosis: the intracellular journey of transferrin and its receptor“. Biochimie. 68 (3): 375–81. March 1986. doi:10.1016/S0300-9084(86)80004-9. PMID 2874839.
  21. „Regulation of membrane protein transport by ubiquitin and ubiquitin-binding proteins“. Annual Review of Cell and Developmental Biology. 19: 141–72. 2003. doi:10.1146/annurev.cellbio.19.110701.154617. PMID 14570567.
  22. „ESCRT complexes and the biogenesis of multivesicular bodies“. Current Opinion in Cell Biology. 20 (1): 4–11. February 2008. doi:10.1016/j.ceb.2007.12.002. PMC 2282067. PMID 18222686.

Надворешни врски[уреди | уреди извор]