Endosomi - Endosome
Endosomeihin ovat kokoelma solunsisäisen lajittelun soluelimiin sisään eukaryoottisissa soluissa . Ne ovat osa endosyyttisen kalvon kuljetusreittiä, joka on peräisin Golgi -verkosta . Molekyylejä tai ligandeja sisäistetään päässä solukalvoon voidaan seurata tämän reitin aina lysosomeihin varten hajoamisen tai se voidaan kierrättää takaisin solukalvon on endosyyttistä aikana . Molekyylejä kuljetetaan myös endosomeihin trans -Golgi -verkosta ja ne joko jatkavat lysosomeihin tai kierrättävät takaisin Golgi -laitteeseen .
Endosomit voidaan luokitella varhaisiksi, lajitteleviksi tai myöhäisiksi riippuen niiden vaiheesta sisäistämisen jälkeen. Endosomeihin edustavat suurta lajittelu osastoon endomembrane järjestelmän soluissa.
Toiminto
Endosomit tarjoavat ympäristön lajiteltavalle materiaalille ennen kuin se saavuttaa hajoavan lysosomin. Esimerkiksi pienitiheyksinen lipoproteiini (LDL) otetaan soluun sitoutumalla solun pinnan LDL-reseptoriin . Kun saavutetaan varhaiset endosomit, LDL dissosioituu reseptorista ja reseptori voidaan kierrättää solun pinnalle. LDL pysyy endosomissa ja toimitetaan lysosomeihin käsiteltäväksi. LDL dissosioituu varhaisen endosomin lievästi happamoituneen ympäristön vuoksi, jonka muodostaa tyhjiökalvon protonipumppu V-ATPaasi . Toisaalta EGF: llä ja EGF-reseptorilla on pH-kestävä sidos, joka säilyy, kunnes se toimitetaan lysosomeihin niiden hajoamista varten. Mannoosi-6-fosfaatti-reseptorin kuljettaa ligandeja Golgin tarkoitettu lysosomiin samanlaisella mekanismilla.
Tyypit
Endosomeja on kolmea eri tyyppiä: varhaiset endosomit , myöhäiset endosomit ja kierrätys endosomit . Ne erottuvat ajasta, joka kuluu endosytoidun materiaalin saavuttamiseen, ja merkkeistä , kuten rabista . Niillä on myös erilainen morfologia. Kun endosyyttiset rakkulat ovat päällystämättömiä, ne sulautuvat varhaisiin endosomeihin. Varhaiset endosomit kypsyvät sitten myöhäisiksi endosomeiksi ennen fuusioitumista lysosomien kanssa.
Varhaiset endosomit kypsyvät useilla tavoilla muodostaen myöhäisiä endosomeja. Ne muuttuvat happamiksi pääasiassa V-ATPaasin aktiivisuuden kautta. Monet kierrätetyistä molekyyleistä poistetaan keskittymällä varhaisten endosomien putkimaisiin alueisiin. Näiden tubulusten menettäminen kierrätysreiteille tarkoittaa, että myöhäisistä endosomeista puuttuu enimmäkseen tubuluksia. Niiden koko kasvaa myös varhaisten endosomien homotyyppisen fuusion vuoksi suuremmiksi rakkuloiksi. Molekyylit lajitellaan myös pienemmiksi vesikkeleiksi, jotka ulottuvat kehäkalvosta endosomin onteloon muodostaen sisäpuolisia rakkuloita (ILV); tämä johtaa myöhäisten endosomien monisoluiseen ulkonäköön, joten ne tunnetaan myös monisoluisina endosomeina tai multivesikulaarisina kappaleina (MVB). Kierrätysmolekyylien, kuten transferriinireseptoreiden ja mannoosi-6-fosfaattireseptorien, poistaminen jatkuu tänä aikana, luultavasti rakkuloiden irtoamisen kautta endosomeista. Lopuksi endosomit menettävät RAB5A: n ja hankkivat RAB7A: n , mikä tekee niistä päteviä fuusioon lysosomien kanssa.
Myöhäisten endosomien ja lysosomien fuusion on osoitettu johtavan "hybridi" -osaston muodostumiseen, jonka ominaisuudet ovat kahden lähdeosaston välissä. Esimerkiksi lysosomit ovat tiheämpiä kuin myöhäiset endosomit, ja hybrideillä on välitiheys. Lysosomit uudistuvat palauttamalla ne normaaliin, suurempaan tiheyteen. Kuitenkin ennen kuin tämä tapahtuu, enemmän myöhäisiä endosomeja voi fuusioitua hybridin kanssa.
Jotkut materiaalit kierrätetään plasmakalvoon suoraan varhaisista endosomeista, mutta suurin osa liikenteestä kierrätetään endosomien kautta.
- Varhaiset endosomit koostuvat dynaamisesta putkimaisesta vesikulaarisesta verkostosta (rakkulat, joiden halkaisija on enintään 1 µm ja toisiinsa yhdistetyt tubulukset, joiden halkaisija on noin 50 nm). Markkereita ovat RAB5A ja RAB4, Transferriini ja sen reseptori sekä EEA1 .
- Myöhäiset endosomit , jotka tunnetaan myös nimellä MVB, ovat pääasiassa pallomaisia, niistä puuttuu tubuluksia ja ne sisältävät monia tiiviisti pakattuja sisäkalvon rakkuloita. Markkereita ovat RAB7, RAB9 ja mannoosi-6-fosfaattireseptorit.
- Kierrätys endosomit keskittyvät mikrotubulusten organisointikeskukseen ja koostuvat pääasiassa putkimaisesta verkosta. Merkki; RAB11.
Erikoissoluissa, kuten polarisoituneet solut ja makrofagit, on enemmän alatyyppejä .
Fagosomit , makropinosomit ja autofagosomit kypsyvät samalla tavalla kuin endosomit, ja niiden kypsyminen voi vaatia fuusion normaalien endosomien kanssa. Jotkut solunsisäiset patogeenit horjuttavat tämän prosessin, esimerkiksi estämällä RAB7: n saantia.
Myöhäisiä endosomeja/MVB: tä kutsutaan joskus endosyyttisiksi kantajarakkuloiksi , mutta tätä termiä käytettiin kuvaamaan vesikkeleitä, jotka alkavat varhaisista endosomeista ja sulautuvat myöhäisiin endosomeihin. Kuitenkin useat havainnot (kuvattu edellä) ovat nyt osoittaneet, että on todennäköisempää, että kuljetus näiden kahden osaston välillä tapahtuu kypsymisprosessin sijaan vesikkelin kuljetuksen sijaan.
Toinen ainutlaatuinen tunnistusominaisuus, joka eroaa eri endosomiluokkien välillä, on niiden kalvojen lipidikoostumus. Fosfatidyyli -inositolifosfaattien (PIP), joka on yksi tärkeimmistä lipidisignaalimolekyyleistä , havaitaan eroavan, kun endosomit kypsyvät aikaisesta myöhään. PI (4,5) P 2 on läsnä solukalvojen , PI (3) P varhaiseen endosomeihin, PI (3,5) P 2 myöhään endosomeja ja PI (4) P on trans-Golgissa verkon . Nämä lipidit endosomien pinnalla auttavat proteiinien erityisessä rekrytoinnissa sytosolista, mikä tarjoaa heille identiteetin. Välinen konversio näiden lipidien on seurausta yhtenäistä toimintaa fosfoinositidi kinaasien ja fosfataasit , jotka ovat strategisesti lokalisoitu
Pathways
On kolme pääosastoa, joissa on reittejä, jotka yhdistävät endosomeihin. Erikoissoluissa, kuten melanosyyteissä ja polarisoituneissa soluissa, on enemmän reittejä . Esimerkiksi epiteelisoluissa erityinen prosessi, jota kutsutaan transkytoosiksi, sallii joidenkin materiaalien päästä solun toiselle puolelle ja poistua vastakkaiselta puolelta. Myös joissakin olosuhteissa myöhäiset endosomit/MVB: t sulautuvat plasmakalvon kanssa lysosomien sijasta ja vapauttavat ontelon rakkulat, joita nyt kutsutaan eksosomeiksi , solunulkoiseen väliaineeseen.
Näiden reittien täsmällisestä luonteesta ei ole yksimielisyyttä, ja minkä tahansa lastin kulkeva peräkkäinen reitti missä tahansa tilanteessa tulee olemaan keskustelunaihe.
Golgi endosomeihin/niistä
Vesikkelit kulkevat Golgin ja endosomien välillä molempiin suuntiin. Ggas ja AP-1 klatriinivälitteisessä päällystetty rakkulan adapterit tehdä vesikkelien Golgin joka kuljettaa molekyylit endosomeihin. Päinvastaisessa suunnassa retromer tuottaa vesikkeleitä varhaisissa endosomeissa, jotka kuljettavat molekyylejä takaisin Golgiin. Jotkut tutkimukset kuvaavat taaksepäin suuntautuvaa liikennepolkua myöhäisistä endosomeista Golgiin, jota välittävät Rab9 ja TIP47 , mutta muut tutkimukset kiistävät nämä havainnot. Molekyylejä, jotka seuraavat näitä reittejä, ovat mannoosi-6-fosfaattireseptorit, jotka kuljettavat lysosomaalisia hydrolaaseja endosyyttiin. Hydrolaasit vapautuvat endosomien happamassa ympäristössä, ja reseptori haetaan Golgiin retromeerillä ja Rab9: llä.
Plasmakalvo varhaisiin endosomeihin/takaisin (endosomien kierrätyksen kautta)
Molekyylejä kuljetetaan plasmakalvosta endosyyttisten rakkuloiden varhaisiin endosomeihin . Molekyylit voidaan sisäistää reseptorivälitteisen endosytoosin kautta klatriinipäällysteisissä rakkuloissa. Tämän reitin plasmamembraaniin muodostuu myös muita vesikkeleitä, mukaan lukien ne, jotka käyttävät caveoliinia . Vesikkelit kuljettavat myös molekyylejä suoraan takaisin plasmamembraaniin, mutta monia molekyylejä kuljetetaan vesikkeleissä, jotka sulautuvat ensin kierrätettäviin endosomeihin. Tätä kierrätysreittiä seuraavat molekyylit keskittyvät varhaisten endosomien tubuluksiin. Molekyylejä, jotka noudattavat näitä reittejä ovat reseptorit ja LDL , epidermaalinen kasvutekijä (EGF), ja raudan kuljetukseen transferriini-proteiinia. Näiden reseptorien internalisaatio plasmamembraanista tapahtuu reseptorivälitteisellä endosytoosilla. LDL vapautuu endosomeissa alhaisemman pH: n vuoksi ja reseptori kierrätetään solun pinnalle. Kolesterolia kuljettaa veressä pääasiassa (LDL), ja LDL -reseptorin kuljetus on tärkein mekanismi, jolla solut ottavat kolesterolin. EGFR: t aktivoituvat, kun EGF sitoutuu. Aktivoidut reseptorit stimuloivat omaa sisäistymistä ja hajoamista lysosomeissa. EGF pysyy sitoutuneena EGF -reseptoriin (EGFR), kun se on endosytoitu endosomeille. Aktivoidut EGFR: t stimuloivat omaa ubikvitinaatiotaan, ja tämä ohjaa ne luumenvesikkeleihin (katso alla), joten niitä ei kierrätetä plasmamembraaniin. Tämä poistaa proteiinin signalointiosan sytosolista ja estää siten kasvun jatkuvan stimulaation - soluissa, joita ei ole stimuloitu EGF: llä, EGFR -proteiineihin ei ole sidottu EGF: ää ja siksi ne kierrätetään, jos ne saavuttavat endosomit. Transferriini liittyy edelleen reseptoriinsa, mutta happamassa endosomissa rautaa vapautuu transferriinistä, ja sitten rautaa sisältämätön transferriini (joka on edelleen sitoutunut transferriinireseptoriin) palaa varhaisesta endosomista solun pinnalle sekä suoraan että endosomien kierrätyksen kautta.
Myöhäiset endosomit lysosomeihin
Kuljetus myöhäisistä endosomeista lysosomeihin on pohjimmiltaan yksisuuntainen, koska myöhäinen endosomi "kulutetaan" lysosomin kanssa sulautumisprosessissa. Näin ollen endosomien ontelossa olevat liukoiset molekyylit päätyvät yleensä lysosomeihin, elleivät ne löydy jollakin tavalla. Transmembraaniproteiineja voidaan toimittaa kehälle tai lysosomien onteloon. Lysosomien onteloon tarkoitetut kalvon läpäisevät proteiinit lajitellaan rakkuloihin, jotka alkavat kehäkalvosta endosomeiksi, prosessi, joka alkaa varhaisissa endosomeissa. Kun endosomi on kypsynyt myöhäiseksi endosomiksi/MVB: ksi ja sulautuu lysosomin kanssa, ontelon rakkulat toimitetaan lysosomien onteloon. Proteiinit on merkitty tälle reitille lisäämällä ubikitiinia . Endosomaalista lajittelu komplekseja tarvittava liikenne (ESCRTs) tunnistaa tämän ubikitiini ja lajitella proteiinin muodostus- luumenin rakkulat. Näitä reittejä seuraavia molekyylejä ovat LDL ja mannoosi-6-fosfaattireseptorien toimittamat lysosomaaliset hydrolaasit. Nämä liukoiset molekyylit jäävät endosomeihin ja toimitetaan siksi lysosomeihin. Lisäksi EGF: ään sitoutuneet transmembraaniset EGFR: t on merkitty ubikitiinillä ja siksi ESCRT: t lajittelevat ne onteloisiin rakkuloihin.
Katso myös
Viitteet
- Alberts, Bruce; et ai. (2004). Essential Cell Biology (toinen painos). New York, NY: Garland Science. ISBN 978-0-8153-3480-4.