Рецепторно-опосредованный эндоцитоз

Рецепторно-опосредованный эндоцитоз ( RME ), также называемый клатрин-опосредованным эндоцитозом , представляет собой процесс, посредством которого клетки поглощают метаболиты , гормоны , белки – и в некоторых случаях вирусы – путем отпочкования плазматической мембраны внутрь ( инвагинация ). Этот процесс образует пузырьки , содержащие поглощенные вещества, и строго опосредован рецепторами на поверхности клетки. Благодаря этому процессу в клетку могут проникнуть только специфичные для рецепторов вещества.

Процесс

Хотя рецепторы и их лиганды могут быть доставлены в клетку с помощью нескольких механизмов (например, кавеолина и липидного рафта ), клатрин -опосредованный эндоцитоз остается наиболее изученным. Клатрин-опосредованный эндоцитоз многих типов рецепторов начинается со связывания лигандов с рецепторами на плазматической мембране клетки. Затем лиганд и рецептор будут рекрутировать адаптерные белки и клатриновые трискелионы на плазматическую мембрану вокруг места, где будет происходить инвагинация. Затем происходит инвагинация плазматической мембраны с образованием ямки, покрытой клатрином. ^{[ 1 ]} Другие рецепторы могут образовывать ямки, покрытые клатрином, позволяющие образовываться вокруг рецептора. Зрелая ямка будет отколота от плазматической мембраны с помощью мембраносвязывающих и расщепляющихся белков, таких как динамин (а также другие белки домена BAR ). ^{[ 2 ]} образуя везикулу, покрытую клатрином , которая затем снимает оболочку с клатрина и обычно сливается с сортирующей эндосомой . После слияния эндоцитированный груз (рецептор и/или лиганд) затем может быть отсортирован по лизосомальным , рециклинговым или другим путям транспортировки. ^{[ 1 ]}

Функция

Функция рецептор-опосредованного эндоцитоза разнообразна. Он широко используется для специфического поглощения определенных веществ, необходимых клетке (примеры включают ЛПНП через рецептор ЛПНП или железо через трансферрин ). Хорошо известна роль рецептор-опосредованного эндоцитоза в подавлении трансмембранной передачи сигнала, но он также может способствовать устойчивой передаче сигнала. ^{[ 3 ]} Активированный рецептор становится интернализованным и транспортируется в поздние эндосомы и лизосомы для деградации. Однако рецептор-опосредованный эндоцитоз также активно участвует в передаче сигналов от периферии клетки к ядру. Это стало очевидным, когда было обнаружено, что ассоциация и образование специфических сигнальных комплексов посредством клатрин-опосредованного эндоцитоза необходимы для эффективной передачи сигналов гормонов (например, EGF ). Кроме того, было высказано предположение, что для обеспечения передачи сигналов может потребоваться направленный транспорт активных сигнальных комплексов в ядро из-за того, что случайная диффузия происходит слишком медленно. ^{[ 4 ]} а механизмы, постоянно подавляющие входящие сигналы, достаточно сильны, чтобы полностью отключить передачу сигналов без дополнительных механизмов преобразования сигналов. ^{[ 5 ]}

Эксперименты

Используя флуоресцентные или видимые ЭМ красители для маркировки конкретных молекул в живых клетках, можно следить за интернализацией грузовых молекул и эволюцией покрытой клатрином ямки с помощью флуоресцентной микроскопии и иммуноэлектронной микроскопии. ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}

Поскольку процесс неспецифичен, лиганд может быть переносчиком для более крупных молекул. Если клетка-мишень имеет известный специфический пиноцитотический рецептор , лекарства могут быть присоединены и интернализованы.

Чтобы добиться интернализации наночастиц в клетки, такие как Т-клетки , можно использовать антитела для нацеливания наночастиц на специфические рецепторы на поверхности клетки (например, CCR5 ). ^{[ 8 ]} Это один из методов улучшения доставки лекарств к иммунным клеткам.

Разработка фотопереключаемых пептидных ингибиторов белок-белковых взаимодействий, участвующих в клатрин-опосредованном эндоцитозе (пептиды «Светофор») ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}^{[ 11 ]} и фотопереключаемые низкомолекулярные ингибиторы динамина (Диназос) ^{[ 12 ]} было сообщено. Эти фотофармакологические соединения позволяют пространственно-временно контролировать эндоцитоз с помощью света.

Характеристики

Индукция в течение нескольких минут после воздействия избытка лиганда.
Образование этих везикул чувствительно к ингибированию вортманнином . ^{[ нужна ссылка ]}
Начало образования везикул может быть задержано/ингибировано изменениями температуры.

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Соркин А, Путенведу М.А. (1 января 2013 г.). «Клатрин-опосредованный эндоцитоз». В Ярдене Ю., Тарчиче Дж. (ред.). Торговля везикулами при раке . Спрингер Нью-Йорк. стр. 1–31. дои : 10.1007/978-1-4614-6528-7_1 . ISBN 978-1-4614-6527-0 .
^ Каксонен М., Ру А (май 2018 г.). «Механизмы клатрин-опосредованного эндоцитоза». Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 19 (5): 313–326. дои : 10.1038/номер.2017.132 . ПМИД 29410531 . S2CID 4380108 .
^ Томсен А.Р., Плауфф Б., Кэхилл Т.Дж., Шукла А.К., Тарраш Дж.Т., Дози А.М. и др. (август 2016 г.). «Суперкомплекс белка GPCR-G-β-аррестина опосредует устойчивую передачу сигналов G-белка» . Клетка . 166 (4): 907–919. дои : 10.1016/j.cell.2016.07.004 . ПМЦ 5418658 . ПМИД 27499021 .
^ Хоу CL (октябрь 2005 г.). «Моделирование гипотезы сигнальных эндосом: почему движение к ядру лучше, чем (случайное) блуждание» . Теоретическая биология и медицинское моделирование . 2 (1): 43. дои : 10.1186/1742-4682-2-43 . ПМЦ 1276819 . ПМИД 16236165 . 2:43.
^ Холоденко Б.Н. (июнь 2003 г.). «Четырехмерная организация сигнальных каскадов протеинкиназ: роль диффузии, эндоцитоза и молекулярных моторов» . Журнал экспериментальной биологии . 206 (Часть 12): 2073–2082. дои : 10.1242/jeb.00298 . ПМИД 12756289 . 206, 2073-2082.
^ Кирххаузен Т. (ноябрь 2009 г.). «Визуализация эндоцитарных клатриновых структур в живых клетках» . Тенденции в клеточной биологии . 19 (11): 596–605. дои : 10.1016/j.tcb.2009.09.002 . ПМЦ 2796618 . ПМИД 19836955 .
^ Вейгель А.В., Тамкун М.М., Крапф Д. (ноябрь 2013 г.). «Количественная оценка динамических взаимодействий между ямой, покрытой клатрином, и молекулами груза» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (48): Е4591–Е4600. Бибкод : 2013PNAS..110E4591W . дои : 10.1073/pnas.1315202110 . ПМЦ 3845133 . ПМИД 24218552 .
^ Гласс Джей Джей, Юэнь Д., Рэй Дж., Джонстон А.П., Партон Р.Г., Кент С.Дж., Де Роуз Р. (апрель 2016 г.). «Нацеливание иммунных клеток человека на белковые наночастицы - кавеосферы». Наномасштаб . 8 (15): 8255–8265. Бибкод : 2016Nanos...8.8255G . дои : 10.1039/C6NR00506C . ПМИД 27031090 .
^ Невола Л., Мартин-Кирос А., Экельт К., Камареро Н., Тоси С., Льобет А. и др. (июль 2013 г.). «Светорегулируемые сшитые пептиды для ингибирования белок-белковых взаимодействий, участвующих в клатрин-опосредованном эндоцитозе». Ангеванде Хеми . 52 (30): 7704–7708. дои : 10.1002/anie.201303324 . ПМИД 23775788 .
^ Мартин-Кирос А., Невола Л., Экельт К., Мадурга С., Горостиса П., Гиральт Э. (январь 2015 г.). «Отсутствие стабильной вторичной структуры не является ограничением для фотопереключаемых ингибиторов белок-белкового взаимодействия β-аррестина/β-адаптина 2» . Химия и биология . 22 (1): 31–37. doi : 10.1016/j.chembiol.2014.10.022 . ПМИД 25615951 .
^ Пришич Д., дель Дедо Дж.Э., Камбра М., Прат Дж., Уэйтер Н., Невола Л. и др. (апрель 2021 г.). «Светозависимое ингибирование клатрин-опосредованного эндоцитоза у дрожжей». bioRxiv : 2021.04.01.432428. дои : 10.1101/2021.04.01.432428 . S2CID 233175680 .
^ Камареро Н., Траперо А., Перес-Хименес А., Масия Е., Гомила-Хуанеда А., Мартин-Кирос А. и др. (сентябрь 2020 г.). «Коррекция: фотопереключаемые аналоги диназора для контроля эндоцитоза под действием света» . Химическая наука . 11 (35): 9712. doi : 10.1039/D0SC90189J . ПМЦ 7495901 . ПМИД 33016959 .

Внешние ссылки

CytoChemistry.net — лекция по RME с красивыми картинками.

[:0-1] Jump up to: ^а ^б Соркин А, Путенведу М.А. (1 января 2013 г.). «Клатрин-опосредованный эндоцитоз». В Ярдене Ю., Тарчиче Дж. (ред.). Торговля везикулами при раке . Спрингер Нью-Йорк. стр. 1–31. дои : 10.1007/978-1-4614-6528-7_1 . ISBN 978-1-4614-6527-0 .

[2] Каксонен М., Ру А (май 2018 г.). «Механизмы клатрин-опосредованного эндоцитоза». Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 19 (5): 313–326. дои : 10.1038/номер.2017.132 . ПМИД 29410531 . S2CID 4380108 .

[pmid27499021-3] Томсен А.Р., Плауфф Б., Кэхилл Т.Дж., Шукла А.К., Тарраш Дж.Т., Дози А.М. и др. (август 2016 г.). «Суперкомплекс белка GPCR-G-β-аррестина опосредует устойчивую передачу сигналов G-белка» . Клетка . 166 (4): 907–919. дои : 10.1016/j.cell.2016.07.004 . ПМЦ 5418658 . ПМИД 27499021 .

[4] Хоу CL (октябрь 2005 г.). «Моделирование гипотезы сигнальных эндосом: почему движение к ядру лучше, чем (случайное) блуждание» . Теоретическая биология и медицинское моделирование . 2 (1): 43. дои : 10.1186/1742-4682-2-43 . ПМЦ 1276819 . ПМИД 16236165 . 2:43.

[5] Холоденко Б.Н. (июнь 2003 г.). «Четырехмерная организация сигнальных каскадов протеинкиназ: роль диффузии, эндоцитоза и молекулярных моторов» . Журнал экспериментальной биологии . 206 (Часть 12): 2073–2082. дои : 10.1242/jeb.00298 . ПМИД 12756289 . 206, 2073-2082.

[6] Кирххаузен Т. (ноябрь 2009 г.). «Визуализация эндоцитарных клатриновых структур в живых клетках» . Тенденции в клеточной биологии . 19 (11): 596–605. дои : 10.1016/j.tcb.2009.09.002 . ПМЦ 2796618 . ПМИД 19836955 .

[7] Вейгель А.В., Тамкун М.М., Крапф Д. (ноябрь 2013 г.). «Количественная оценка динамических взаимодействий между ямой, покрытой клатрином, и молекулами груза» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (48): Е4591–Е4600. Бибкод : 2013PNAS..110E4591W . дои : 10.1073/pnas.1315202110 . ПМЦ 3845133 . ПМИД 24218552 .

[8] Гласс Джей Джей, Юэнь Д., Рэй Дж., Джонстон А.П., Партон Р.Г., Кент С.Дж., Де Роуз Р. (апрель 2016 г.). «Нацеливание иммунных клеток человека на белковые наночастицы - кавеосферы». Наномасштаб . 8 (15): 8255–8265. Бибкод : 2016Nanos...8.8255G . дои : 10.1039/C6NR00506C . ПМИД 27031090 .

[9] Невола Л., Мартин-Кирос А., Экельт К., Камареро Н., Тоси С., Льобет А. и др. (июль 2013 г.). «Светорегулируемые сшитые пептиды для ингибирования белок-белковых взаимодействий, участвующих в клатрин-опосредованном эндоцитозе». Ангеванде Хеми . 52 (30): 7704–7708. дои : 10.1002/anie.201303324 . ПМИД 23775788 .

[10] Мартин-Кирос А., Невола Л., Экельт К., Мадурга С., Горостиса П., Гиральт Э. (январь 2015 г.). «Отсутствие стабильной вторичной структуры не является ограничением для фотопереключаемых ингибиторов белок-белкового взаимодействия β-аррестина/β-адаптина 2» . Химия и биология . 22 (1): 31–37. doi : 10.1016/j.chembiol.2014.10.022 . ПМИД 25615951 .

[11] Пришич Д., дель Дедо Дж.Э., Камбра М., Прат Дж., Уэйтер Н., Невола Л. и др. (апрель 2021 г.). «Светозависимое ингибирование клатрин-опосредованного эндоцитоза у дрожжей». bioRxiv : 2021.04.01.432428. дои : 10.1101/2021.04.01.432428 . S2CID 233175680 .

[12] Камареро Н., Траперо А., Перес-Хименес А., Масия Е., Гомила-Хуанеда А., Мартин-Кирос А. и др. (сентябрь 2020 г.). «Коррекция: фотопереключаемые аналоги диназора для контроля эндоцитоза под действием света» . Химическая наука . 11 (35): 9712. doi : 10.1039/D0SC90189J . ПМЦ 7495901 . ПМИД 33016959 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]