endositoz - Endocytosis

Farklı endositoz türleri

Endositoz a, hücresel süreç olan maddelerin hücre içine getirilir. İçselleştirilecek malzeme, hücre zarının bir alanı ile çevrilidir , bu daha sonra hücre içinde tomurcuklanarak yutulan malzemeyi içeren bir kesecik oluşturur. Endositoz, pinositoz (hücre içme) ve fagositoz (hücre yeme) içerir. Aktif bir taşıma şeklidir.

Tarih

Terim 1963'te De Duve tarafından önerildi . Fagositoz , 1882'de Élie Metchnikoff tarafından keşfedildi .

endositoz yolları

Sinaptik vezikül zarlarının klatrin aracılı (solda) ve klatrin bağımsız endositozunu (sağda) gösteren şematik çizim .

Endositoz yolları dört kategoriye ayrılabilir: yani, reseptör aracılı endositoz (klatrin aracılı endositoz olarak da bilinir), kaveola , pinositoz ve fagositoz .

Memeli hücrelerinde yapılan çalışma, artan gerilim ortamında klatrin kaplama boyutunda bir azalma olduğunu doğrulamaktadır. Ek olarak, deneysel araştırmalarda gözlemlenen, kaplanmış çukurlar ve kaplanmış plaklar olarak adlandırılan, görünüşte farklı iki klatrin montaj modunun, plazma zarındaki çeşitli gerilimlerin bir sonucu olabileceğini düşündürmektedir.
  • Caveolae , tüm hücre tiplerinde olmasa da birçoğunun yüzeyinde bulunan en yaygın olarak bildirilen klatrin kaplı olmayan plazma membran tomurcuklarıdır. Kolesterol ve glikolipidlerle zenginleştirilmiş bir çift katmanlıkolesterol bağlayıcı protein caveolin'den (Vip21) oluşurlar. Caveolalar, zarda bir mağara şeklini andıran küçük (yaklaşık 50 nm çapında) şişe şeklindeki çukurlardır (dolayısıyla caveola adı verilir). Özellikle düz kas , tip I pnömositler , fibroblastlar , adipositler ve endotel hücrelerinde bol miktarda bulunan bazı dokuların hücrelerinin plazma membran alanının üçte birine kadarını oluşturabilirler. Hücre dışı moleküllerin alımının ayrıca, caveoladaki reseptörler aracılığıyla spesifik olarak aracılık ettiğine inanılmaktadır.
    Soldan sağa: Fagositoz, Pinositoz, Reseptör aracılı endositoz.
    • Potositoz , çeşitli boyutlardaki molekülleri hücreye getirmek için caveola veziküllerini kullanan bir reseptör aracılı endositoz şeklidir. Veziküllerin içeriğini lizozomlara veya diğer organellere iletmek için caveola kullanan çoğu endositozun aksine, potositoz yoluyla endositozlanan materyal sitozole salınır.
  • Genellikle plazma zarının yüksek oranda kıvrımlı bölgelerinden meydana gelen pinositoz , hücre zarının bir cep oluşturmak üzere invajinasyonudur, daha sonra hücre içine sıkışarak büyük bir hücre zarıyla dolu bir kesecik (çapı 0,5-5 µm) oluşturur. hücre dışı sıvı hacmi ve içindeki moleküller (~100 CCV'ye eşdeğer). Cebin doldurulması spesifik olmayan bir şekilde gerçekleşir. Kabarcık daha sonra içine hareket sitosol ve bu gibi diğer vesiküller ile birleşir endozomlar ve lizozomlar .

Daha yeni deneyler, endositik olayların bu morfolojik tanımlarının yetersiz olabileceğini ve daha uygun bir sınıflandırma yönteminin, klatrin bağımlı ve klatrin bağımsız endositozun çoklu alt tipleri ile belirli yolların klatrin bağımlılığına dayanabileceğini öne sürdü. Fagositik olmayan, klatrin-bağımsız endositoza ilişkin mekanik anlayış eksiktir, ancak yakın zamanda yapılan bir çalışma, Graf1'in CLIC/GEEC yolu olarak bilinen oldukça yaygın bir klatrin -bağımsız endositik yolu nasıl düzenlediğini göstermiştir.

Endositik yolun ana bileşenleri

Memeli hücrelerinin endositik yolu, molekülleri plazma zarından içselleştiren ve onları yüzeye geri dönüştüren (erken endozomlarda ve geri dönüşüm endozomlarında olduğu gibi) veya bozunma için sınıflandıran (geç endozomlarda ve lizozomlarda olduğu gibi) farklı zar bölmelerinden oluşur. Endositik yolun ana bileşenleri şunlardır:

  • Erken endozomlar , endositik yolun ilk bölmesidir. Erken endozomlar genellikle hücrenin periferinde bulunur ve hücre yüzeyinden gelen çoğu vezikül tipini alır. Karakteristik bir tübülo-veziküler yapıya (yaklaşık 50 nm çapında bağlı tübüllere sahip 1 µm çapa kadar veziküller) ve hafif asidik bir pH'a sahiptirler. Esas olarak, birçok endositozlu ligandın , bölmenin asit pH'ındaki reseptörlerinden ayrıldığı ve reseptörlerin çoğunun hücre yüzeyine (tübüller yoluyla) geri döndüğü organelleri sıralarlar . Aynı zamanda, transveziküler bölmeler (multiveziküler cisimler (MVB) veya endozomal taşıyıcı veziküller (ECV'ler) gibi) yoluyla sonraki bölmelere (geç endozomlar veya lizozomlar gibi) giden transsitotik yola ayırma bölgesidir.
  • Geç endozomlar , genellikle endositik yoldaki erken endozomlardan, biyosentetik yoldaki trans-Golgi ağından (TGN) ve fagositik yoldaki fagozomlardan lizozomlara giden yolda endositozlu materyal alır. Geç endozomlar sıklıkla lizozomal membran glikoproteinleri ve asit hidrolazlar dahil olmak üzere nükleozomların, mitokondrilerin ve mRNA'ların karakteristik proteinlerini içerir. Asidiktirler (yaklaşık pH 5.5) ve mannoz-6-fosfat reseptörlerinin kaçakçılık yolunun bir parçasıdırlar . Geç endozomların, materyalin lizozomlara teslim edilmesinden önceki son bir dizi sıralama olayına aracılık ettiği düşünülmektedir.
  • Lizozomlar , endositik yolun son bölmesidir. Başlıca işlevleri, hücresel atık ürünleri, yağları, karbonhidratları, proteinleri ve diğer makromolekülleri basit bileşiklere parçalamaktır. Bunlar daha sonra yeni hücre inşa malzemeleri olarak sitoplazmaya geri döndürülür. Bunu başarmak için lizozomlar, tümü endoplazmik retikulumda üretilen, Golgi aygıtında modifiye edilenve asidik bir ortamda işlev görenyaklaşık 40 farklı hidrolitik enzim kullanır. Bir lizozomun yaklaşık pH'ı 4.8'dir ve elektron mikroskobunda (EM) genellikleelektron yoğun malzeme içerenbüyük vakuoller (1-2 µm çapında)olarak görünür. Yüksek oranda lizozomal membran proteinleri ve aktif lizozomal hidrolazlar içerirler, ancak mannoz-6-fosfat reseptörü yoktur. Genellikle hücrenin ana hidrolitik bölmesi olarak kabul edilirler.

Yakın zamanda bir eizozomun mayada endositoz portalı olarak hizmet ettiği bulunmuştur .

Klatrin aracılı endositoz

Çoğu hücrede endositoz için ana yol ve en iyi anlaşılan, klatrin molekülünün aracılık ettiği yoldur . Bu büyük protein , hücrenin plazma zarının iç yüzeyinde kaplanmış bir çukur oluşumuna yardımcı olur . Bu çukur daha sonra hücrenin sitoplazmasında kaplanmış bir vezikül oluşturmak için hücreye tomurcuklanır. Bunu yaparken hücrenin içine sadece hücre yüzeyinin küçük bir alanını değil, hücre dışından da küçük bir hacimde sıvı getirir.

Coats, vezikül üretmek için donör membranı deforme etme işlevi görür ve ayrıca vezikül yükünün seçiminde de işlev görür. Şimdiye kadar iyi karakterize edilen kaplama kompleksleri arasında kaplama proteini-I (COP-I), COP-II ve klatrin bulunur. Klatrin kaplamalar iki önemli taşıma adımında yer alır: (i) plazma zarından erken endozoma reseptör aracılı ve sıvı fazlı endositoz ve (ii) TGN'den endozomlara taşıma. Endositozda, klatrin kaplama, plazma zarının sitoplazmik yüzünde bir araya gelerek, çimdiklemek (kesme) ve serbest CCV'ler haline gelen çukurlar oluşturur. Kültürlenmiş hücrelerde, bir CCV'nin toplanması ~ 1 dakika sürer ve her dakika birkaç yüz ila bin veya daha fazlası oluşabilir. Klatrin kaplamanın ana yapı iskelesi bileşeni, klatrin hafif zincir (CLC) adı verilen 25 kD'lik bir proteinle ilişkili olan ve triskelion adı verilen üç bacaklı trimerler oluşturan, klatrin ağır zincir (CHC) adı verilen 190 kD proteindir.

Veziküller, oluşum sırasında belirli proteinleri seçici olarak konsantre eder ve hariç tutar ve bir bütün olarak zarı temsil etmez. AP2 adaptörleri , bu işlevi plazma zarında gerçekleştiren çok alt birimli komplekslerdir. Memeli hücrelerinin kaplanmış keseciklerinde konsantre olarak bulunan en iyi anlaşılan reseptörler, LDL reseptörü ( LDL'yi dolaşımdaki kandan uzaklaştırır ), transferrin reseptörü ( transferrin ile bağlı ferrik iyonları hücreye getirir ) ve bazı hormon reseptörleridir (örneğin, söz konusu EGF ).

Herhangi bir anda, bir fibroblastın plazma zarının yaklaşık %25'i kaplanmış çukurlardan oluşur. Kaplanmış bir çukur hücreye girmeden önce yaklaşık bir dakikalık bir ömre sahip olduğundan, her 16 dakikada bir bir fibroblast bu yolla yüzeyini kaplar. Plazma zarından oluşturulan kaplanmış veziküllerin çapı yaklaşık 36 nm'dir ve ömürleri birkaç saniye içinde ölçülür. Kaplama döküldükten sonra, kalan vezikül endozomlarla birleşir ve endositik yola doğru ilerler. Bir çukurun bir keseciğe dönüştürüldüğü asıl tomurcuklanma süreci, dinamin ve adaptin gibi adaptörleri içeren bir dizi sitoplazmik protein tarafından desteklenen klatrin tarafından gerçekleştirilir .

Kaplamalı çukurlar ve veziküller ilk olarak Matt Lions ve Parker George tarafından elektron mikroskobunda ince doku kesitlerinde görüldü. LDL'nin kandan temizlenmesindeki önemi, 1977'de Richard G. Anderson, Michael S. Brown ve Joseph L. Goldstein tarafından keşfedildi . Kaplanmış veziküller ilk olarak 1976'da klatrin kaplama molekülünü keşfeden Barbara Pearse tarafından saflaştırıldı .

Galeri

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar