Эндосома
Эндосомы представляют собой набор внутриклеточных сортирующих органеллов в эукариотических клетках . Они являются частями пути транспорта эндоцитарной мембраны, происходящего из сети Trans Golgi . Молекулы или лиганды, интернализованные из плазматической мембраны, могут следовать по этому пути вплоть до лизосомов для деградации или могут быть переработаны обратно в клеточную мембрану в эндоцитарном цикле . Молекулы также переносятся в эндосомы из сети Trans Golgi и либо продолжают лизосомы, либо перерабатывают обратно в аппарат Гольджи .
Эндосомы могут быть классифицированы как ранние, сортировку или поздно в зависимости от их стадии интернализации. [ 1 ] Эндосомы представляют собой основной сортировочный отсек энтомембранной системы в клетках. [ 2 ]
Функция
[ редактировать ]Эндосомы обеспечивают среду для сортировки материала, прежде чем он достигнет разлагательной лизосомы. [ 2 ] Например, липопротеин с низкой плотностью (ЛПНП) принимается в клетку путем связывания с рецептором ЛПНП на клеточной поверхности. При достижении ранних эндосом, ЛПНП диссоциирует от рецептора, а рецептор может быть переработан на клеточную поверхность. ЛПНП остается в эндосоме и доставляется в лизосомы для обработки. ЛПНП диссоциирует из-за слегка подкисленной среды ранней эндосомы, генерируемой вакуолярной мембранной протонной насоной V-АТФазы . С другой стороны, эпидермальный фактор роста (EGF) и рецептор EGF имеют устойчивую к рН связь, которая сохраняется до тех пор, пока она не будет доставлена в лизосомы для их деградации. несет 6-фосфатный рецептор маннозы лиганды из Гольджи, предназначенных для лизосомы с помощью аналогичного механизма.
Типы
[ редактировать ]Существует три различных типа эндосом: ранние эндосомы , поздние эндосомы и утилизация эндосомов . [ 2 ] Они различаются к тому времени, когда требуется для эндоцитозированного материала, чтобы достичь их, и по таким маркерам, как Rabs . [ 3 ] У них также есть другая морфология. После того, как эндоцитарные везикулы не имеют покрытия, они сливаются с ранними эндосомами. Ранние эндосомы затем разразились в поздние эндосомы, прежде чем сливаться с лизосомами. [ 4 ] [ 5 ]
Ранние эндосомы созревают несколькими способами образования поздних эндосомов. Они становятся все более кислыми в основном благодаря активности V-АТФазы. [ 6 ] Многие молекулы, которые переработаны, удаляются путем концентрации в трубчатых областях ранних эндосомов. Потеря этих канальцев для переработки путей означает, что в поздних эндосомах в основном отсутствуют канальцы. Они также увеличиваются в размере из -за гомотипического слияния ранних эндосом в более крупные пузырьки. [ 7 ] Молекулы также сортируются в более мелкие пузырьки, которые зачатывают от мембраны периметра в просвет эндосомы, образуя внутрипросветные пузырьки (ILV); Это приводит к мультивесковому появлению поздних эндосом, и поэтому они также известны как мультивескулярные эндосомы или мультивесковые тела (MVBS). Удаление молекул рециркуляции, таких как рецепторы трансферрина и манноза 6-фосфатных рецепторов, продолжается в течение этого периода, вероятно, через почкуение везикул вне эндосом. [ 4 ] Наконец, эндосомы теряют Rab5a и приобретают Rab7a , что делает их компетентными для слияния с лизосомами. [ 7 ]
Было показано, что слияние поздних эндосом с лизосомами приводит к образованию «гибридного» компартмента, с характеристиками промежуточными из двух исходных компартментов. [ 8 ] Например, лизосомы более плотные, чем поздние эндосомы, а гибриды имеют промежуточную плотность. Реформа лизосомов путем реконструкции к их нормальной, более высокой плотности. Однако, прежде чем это произойдет, более поздние эндосомы могут слиться с гибридом.
Некоторые материалы перерабатываются в плазматическую мембрану непосредственно из ранних эндосом, [ 9 ] Но большая часть переработки через эндосомы утилизации.
- Ранние эндосомы состоят из динамической трубчатой сети (везикул диаметром до 1 мкм со соединенными канальцами диаметром около 50 нм). Маркеры включают Rab5a и Rab4, Transferrin и его рецептор и EEA1 .
- Поздние эндосомы , также известные как MVB, в основном сферические, не имеют канальцев и содержат много близких внутрипросветных везикул. Маркеры включают Rab7, Rab9 и маннозу 6-фосфатные рецепторы. [ 10 ] В дополнение к этому, поздняя эндосомальная мембрана (и, следовательно, лизосома) содержит особенный и уникальный липид с именем BMP или LBPA, который не встречается ни в одной другой мембране органелл. [ 11 ] [ 12 ]
- Утилизация эндосомов сосредоточена в Центре организации микротрубочек и состоят в основном из трубчатой сети. Маркер; Раб11. [ 13 ]
В специализированных клетках существует больше подтипов, таких как поляризованные клетки и макрофаги .
Фагосомы , макропиносомы и аутофагосомы [ 14 ] зрелый способом, аналогичным эндосотам, и может потребовать слияния с нормальными эндосомами для их созревания. Некоторые внутриклеточные патогены подрывают этот процесс, например, путем предотвращения приобретения Rab7. [ 15 ]
Поздние эндосомы/MVB иногда называют везикулами эндоцитарных носителей , но этот термин использовался для описания везикул, которые являются зарождения из ранних эндосомов и слились с поздними эндосомами. Тем не менее, несколько наблюдений (описанные выше) теперь продемонстрировали, что более вероятно, что транспорт между этими двумя отсеками происходит в процессе созревания, а не транспорта пузырьков.
Еще одна уникальная идентификационная особенность, которая отличается между различными классами эндосомов, - это липидная композиция в их мембранах. фосфатидил -фосфаты (PIPS), одна из наиболее важных липидных Обнаружено, что сигнальных молекул, отличаются по мере того, как эндосомы созревают с раннего и позднего. PI (4,5) P 2 присутствует на плазматических мембранах , PI (3) P на ранних эндосомах, PI (3,5) P 2 на поздних эндосомах и PI (4) P в сети Trans Golgi . [ 16 ] Эти липиды на поверхности эндосомов помогают в специфическом рекрутировании белков из цитозоля, что обеспечивает им идентичность. Интерверсия этих липидов является результатом согласованного действия фосфоинозитидкиназ и фосфатаз , которые стратегически локализованы [ 17 ]
Пути
[ редактировать ]
Есть три основных отсека, которые имеют пути, которые соединяются с эндосомами. В специализированных клетках существует больше путей, таких как меланоциты и поляризованные клетки. Например, в эпителиальных клетках специальный процесс, называемый трансцитозом, позволяет некоторым материалам войти в одну сторону клетки и выходить с противоположной стороны. Кроме того, в некоторых обстоятельствах, поздние эндосомы/MVBS слились с плазматической мембраной вместо лизосомов, высвобождая просветные пузырьки, которые теперь называются экзосомами , во внеклеточную среду.
Нет никакого консенсуса относительно точной природы этих путей, и последовательный путь, пошел любым данным грузом в любой конкретной ситуации, будет, как правило, будет вопросом дебатов.
Гольджи к/от эндосом
[ редактировать ]Везикулы проходят между Гольджи и эндосом в обоих направлениях. и Адаптеры везикул с GGA AP -1 , покрытые клатрином, производят везикулы в Гольджи, которые переносят молекулы в эндосомы. [ 18 ] В противоположном направлении ретромер генерирует везикулы в ранних эндосомах, которые переносят молекулы обратно в Гольджи. В некоторых исследованиях описывается ретроградный трафик от поздних эндосом до Гольджи, который опосредован Rab9 и TIP47 , но другие исследования оспаривают эти результаты. Молекулы, которые следуют этим путям, включают маннозо-6-фосфатные рецепторы, которые переносят лизосомальные гидролазы на эндоцитарный путь. Гидролазы высвобождаются в кислой среде эндосомов, а рецептор получает в Гольджи ретромером и Rab9.
Плазматическая мембрана до/от ранних эндосом (через эндосомы переработки)
[ редактировать ]Молекулы доставляются из плазматической мембраны в ранние эндосомы в эндоцитарных везикулах. Молекулы могут быть интернализованы посредством рецепторного эндоцитоза в везикулах, покрытых клатрином . Другие типы везикул также образуются на плазматической мембране для этого пути, включая те, которые используют кавеолин . Везикулы также переносят молекулы непосредственно обратно в плазматическую мембрану, но многие молекулы транспортируются в везикулах, которые сначала сливаются с эндосомами по переработке. [ 19 ] Молекулы по этому пути рециркуляции сосредоточены в канальцах ранних эндосом. Молекулы, которые следуют по этим путям, включают рецепторы для ЛПНП , эпидермальный фактор роста (EGF) и трансфер транспорта железа. Интернализация этих рецепторов из плазматической мембраны происходит с помощью рецепторного эндоцитоза, опосредованного эндоцитозом. ЛПНП высвобождается в эндосомах из -за нижнего рН, а рецептор переработана на клеточную поверхность. Холестерин переносится в крови в основном (ЛПНП), а транспорт рецептором ЛПНП является основным механизмом, с помощью которого холестерин занимается клетками. EGFR активируются, когда EGF связывается. Активированные рецепторы стимулируют свою собственную интернализацию и деградацию в лизосомах. EGF остается связанным с рецептором EGF (EGFR), как только он эндоцитозирован с эндосомами. Активированные EGFR стимулируют свое собственное убиквитинирование, и это направляет их к везикулам просвета (см. Ниже), и поэтому они не переработаны в плазматическую мембрану. Это удаляет сигнальную часть белка из цитозоля и, таким образом, предотвращает дальнейшую стимуляцию роста [ 20 ] - В клетках, не стимулированных EGF, EGFR не имеют EGF, связанных с ними и, следовательно, перерабатывают, если они достигают эндосом. [ 21 ] Трансперрин также остается связанным с его рецептором, но в кистной эндосоме железо высвобождается из трансферрина, а затем трансферрин без железа (все еще связан с рецептором трансферрина) возвращается из ранней эндосомы к клеточной поверхности, как непосредственно, так и непосредственно, и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и и через переработку эндосомов. [ 22 ]
Поздние эндосомы лизосомах
[ редактировать ]Транспортировка из поздних эндосом в лизосомы, по сути, однонаправленная, поскольку поздняя эндосома «потребляется» в процессе слития лизосомы (иногда называется эндолизосома [ 23 ] [ 24 ] ). Следовательно, растворимые молекулы в просвете эндосом будут иметь тенденцию оказываться в лизосомах, если они не будут получены каким -либо образом. Трансмембранные белки могут быть доставлены в мембрану периметра или просвет лизосомов. Трансмембранные белки, предназначенные для просвета лизосомы, сортируются в везикулах, которые запятнан от мембраны периметра в эндосомы, процесс, который начинается в ранних эндосомах. Считается, что процесс создания везикул в эндосоме усиливается специфическим липидным BMP или LBPA, который находится только в поздних эндосомах, эндолизосомах или лизосомах. [ 12 ] Когда эндосома превратилась в позднюю эндосому/MVB и предохраните лизосому, пузырьки в просвете доставляются в просвет лизосомы. Белки отмечены для этого пути добавлением убиквитина . [ 25 ] Эндосомальные сортировочные комплексы, необходимые для транспорта (ESCRT), распознают этот убиквитин и сортируют белок в образующиеся просветные везикулы. [ 26 ] Молекулы, которые следуют этим путям, включают ЛПНП и лизосомальные гидролазы, поставляемые маннозо-6-фосфатными рецепторами. Эти растворимые молекулы остаются в эндосомах и поэтому доставляются в лизосомы. Кроме того, трансмембранные EGFR, связанные с EGF, помечены убиквитином и, следовательно, сортируются в везикулы просвета с помощью ESCR.
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Stoorvogel W, Strous GJ, Geuze HJ, Oorschot V, Schwartz AL (май 1991). «Поздние эндосомы происходят из ранних эндосом путем созревания». Клетка . 65 (3): 417–27. doi : 10.1016/0092-8674 (91) 90459-c . PMID 1850321 . S2CID 31539542 .
- ^ Jump up to: а беременный в Меллман I (1996). «Эндоцитоз и молекулярная сортировка». Ежегодный обзор биологии клеток и развития . 12 : 575–625. doi : 10.1146/annurev.cellbio.12.1.575 . PMID 8970738 .
- ^ Стенмарк H (август 2009 г.). «Rab GTPases как координаторы трафика пузырьков». Природные обзоры. Молекулярная клеточная биология . 10 (8): 513–25. doi : 10.1038/nrm2728 . PMID 19603039 . S2CID 33236823 .
- ^ Jump up to: а беременный Futter CE, Pearse A, Hewlett LJ, Hopkins CR (март 1996 г.). «Мультивессулярные эндосомы, содержащие интернализованные рецепторные комплексы EGF-EGF, созревают, а затем сплачиваются непосредственно с лизосомами» . Журнал клеточной биологии . 132 (6): 1011–23. doi : 10.1083/jcb.132.6.1011 . PMC 2120766 . PMID 8601581 .
- ^ Luzio JP, Rous BA, Bright NA, Pryor PR, Mullock BM, Piper RC (май 2000). «Слияние лизосом-эндосомы и биогенез лизосом» . Журнал сотовой науки . 113 (Pt 9) (9): 1515–24. doi : 10.1242/jcs.113.9.1515 . PMID 10751143 .
- ^ Lafourcade C, Sobo K, Kieffer-Jaquinod S, Garin J, Van Der Goot FG (июль 2008 г.). Джоли Э (ред.). «Регуляция V-АТФазы вдоль эндоцитарного пути происходит посредством обратимой ассоциации субъединиц и локализации мембраны» . Plos один . 3 (7): E2758. Bibcode : 2008ploso ... 3.2758L . doi : 10.1371/journal.pone.0002758 . PMC 2447177 . PMID 18648502 .
- ^ Jump up to: а беременный Rink J, Ghigo E, Kalaidzidis Y, Zerial M (сентябрь 2005 г.). «Преобразование кролика как механизм прогрессирования с ранних и поздних эндосом» . Клетка . 122 (5): 735–49. doi : 10.1016/j.cell.2005.06.043 . PMID 16143105 .
- ^ Mullock BM, Bright NA, Fearon CW, Grey SR, Luzio JP (февраль 1998 г.). «Слияние лизосом с поздними эндосомами создает гибридную органеллу средней плотности и зависит от NSF» . Журнал клеточной биологии . 140 (3): 591–601. doi : 10.1083/jcb.140.3.591 . PMC 2140175 . PMID 9456319 .
- ^ Хопкинс Кр, Троубридж (август 1983 г.). «Интернализация и обработка трансферрина и рецептора трансферрина в клетках рака A431 человека» . Журнал клеточной биологии . 97 (2): 508–21. doi : 10.1083/jcb.97.2.508 . PMC 2112524 . PMID 6309862 .
- ^ Рассел М.Р., Никерсон Д.П., Одорицци Г. (август 2006 г.). «Молекулярные механизмы морфологии, идентичности и сортировки поздней эндосом». Современное мнение в клеточной биологии . 18 (4): 422–8. doi : 10.1016/j.ceb.2006.06.002 . PMID 16781134 .
- ^ Кобаяши, Тошихид; Беухат, Мари-Хелин; Chevallier, Жюльен; Макино, Асами; Майран, Натали; Эскола, Жан-Мишель; Лебранд, Сесиль; Коссон, Пьер; Kobayashi, Tetsuyuki; Gruenberg, Jean (2002-08-30). «Разделение и характеристика доменов поздней эндосомной мембраны» . Журнал биологической химии . 277 (35): 32157–32164. doi : 10.1074/jbc.m202838200 . ISSN 0021-9258 . PMID 12065580 .
- ^ Jump up to: а беременный Hullin-Matsuda, F.; Luquain-Costaz, C.; Bouvier, J.; Delton-Vandenbroucke, I. (ноябрь 2009 г.). «Бис (моноацилглицеро) фосфат, своеобразный фосфолипид для контроля судьбы холестерина: последствия патологии» . Простагландины, лейкотриены и незаменимые жирные кислоты . 81 (5–6): 313–324. doi : 10.1016/j.plefa.2009.09.006 . ISSN 1532-2823 . PMID 19857945 .
- ^ Ullrich O, Reinsch S, Urbé S, Zerial M, Parton RG (ноябрь 1996 г.). «RAB11 регулирует переработку через перицентриолярную эндосому рециркуляции» . Журнал клеточной биологии . 135 (4): 913–24. doi : 10.1083/jcb.135.4.913 . PMC 2133374 . PMID 8922376 .
- ^ Fader CM, Colombo MI (январь 2009 г.). «Аутофагия и мультивсулярные тела: два тесно связанных партнера» . Гибель клеток и дифференциация . 16 (1): 70–8. doi : 10.1038/cdd.2008.168 . PMID 19008921 .
- ^ Körner U, Fuss V, Steigerwald J, Moll H (февраль 2006 г.). «Биогенез лишмании вакуоли в мышиных дендритных клетках» . Инфекция и иммунитет . 74 (2): 1305–12. doi : 10.1128/iai.74.2.1305-1312.2006 . PMC 1360340 . PMID 16428780 .
- ^ Ван Меер Г., Волкер Д.Р., Фейгенсон Г.В. (февраль 2008 г.). «Мембранные липиды: где они находятся и как они ведут себя» . Природные обзоры. Молекулярная клеточная биология . 9 (2): 112–24. doi : 10.1038/nrm2330 . PMC 2642958 . PMID 18216768 .
- ^ Di Paolo G, De Camilli P (октябрь 2006 г.). «Фосфоинозитиды в клеточной регуляции и мембранной динамике». Природа . 443 (7112): 651–7. Bibcode : 2006natur.443..651d . doi : 10.1038/nature05185 . PMID 17035995 . S2CID 4421550 .
- ^ Гош П., Корнфельд С. (июль 2004 г.). «Белки GGA: ключевые игроки в сортировке белка в сети Trans-Golgi». Европейский журнал клеточной биологии . 83 (6): 257–62. doi : 10.1078/0171-9335-00374 . PMID 15511083 .
- ^ Грант BD, Donaldson JG (сентябрь 2009 г.). «Пути и механизмы эндоцитарной переработки» . Природные обзоры. Молекулярная клеточная биология . 10 (9): 597–608. doi : 10.1038/nrm2755 . PMC 3038567 . PMID 19696797 .
- ^ Futter CE, Collinson LM, Backer JM, Hopkins CR (декабрь 2001 г.). «Человеческий VPS34 необходим для внутренней формирования пузырьков в мультивескулярных эндосомах» . Журнал клеточной биологии . 155 (7): 1251–64. doi : 10.1083/jcb.200108152 . PMC 2199316 . PMID 11756475 .
- ^ Фелдер С., Миллер К., Морен Г., Улрих А., Шлессингер Дж., Хопкинс КР (май 1990). «Активность киназы контролирует сортировку рецептора эпидермального фактора роста в мультивесковом теле». Клетка . 61 (4): 623–34. doi : 10.1016/0092-8674 (90) 90474-S . PMID 2344614 . S2CID 22770514 .
- ^ Даутри-варсат А (март 1986 г.). «Рецептор-опосредованный эндоцитоз: внутриклеточное путешествие трансферрина и его рецептора». Биохими . 68 (3): 375–81. doi : 10.1016/s0300-9084 (86) 80004-9 . PMID 2874839 .
- ^ Джексон К.Б., Фарзан М., Чен Б., Чо Х (2022). «Механизмы вступления SARS-COV-2 в ячейки» . Природа обзор молекулярной клеточной биологии . 23 (1): 3–20. doi : 10.1038/s41580-021-00418-x . PMC 8491763 . PMID 34611326 .
- ^ Хан Н., Чен Х, Гейгер Дж.Д. (2020). «Роль эндолизосомов в тяжелом островом респираторном синдроме инфекция коронавируса-2 и заболевания коронавируса 2019 года: последствия для потенциальных методов лечения» . Границы в фармакологии . 11 : 595888. DOI : 10.3389/fphar.2020.595888 . PMC 7723437 . PMID 33324224 .
- ^ Hicke L, Dunn R (2003). «Регуляция переноса мембранного белка с помощью убиквитина и убиквитин-связывающих белков». Ежегодный обзор биологии клеток и развития . 19 : 141–72. doi : 10.1146/annurev.cellbio.19.110701.154617 . PMID 14570567 .
- ^ Hurley JH (февраль 2008 г.). «ЭККРТ -комплексы и биогенез мультивсулярных тел» . Современное мнение в клеточной биологии . 20 (1): 4–11. doi : 10.1016/j.ceb.2007.12.002 . PMC 2282067 . PMID 18222686 .
- Альбертс, Брюс; и др. (2004). Основная клеточная биология (2 -е изд.). Нью -Йорк, Нью -Йорк: Гарлендская наука. ISBN 978-0-8153-3480-4 .