Рецепторно-опосредованный эндоцитоз

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Рецептор-опосредованный эндоцитоз, также называемый клатрин-опосредованным эндоцитозом — эндоцитоз, при котором мембранные рецепторы связываются с молекулами поглощаемого вещества, или молекулами, находящимися на поверхности фагоцитируемого объекта — лигандами (от лат. ligare — связывать). В дальнейшем (после поглощения вещества или объекта) комплекс рецептор-лиганд расщепляется, и рецепторы могут вновь вернуться в мембрану.

Одним из примеров рецепторно-опосредованного эндоцитоза может служить фагоцитоз бактерии лейкоцитом. Так как на плазмалемме лейкоцита имеются рецепторы к иммуноглобулинам (антителам), то скорость фагоцитоза возрастает, если поверхность клеточной стенки бактерии покрыта антителами (опсонинами — от греч. opson — приправа).

Процесс

Хотя рецепторы и их лиганды могут быть введены в клетку с помощью нескольких механизмов (например, кавеолина и липидного рафта), клатрин-опосредованный эндоцитоз остается наиболее изученным. Клатрин-опосредованный эндоцитоз многих типов рецепторов начинается с лигандов, связывающихся с рецепторами на плазматической мембране клетки. Затем лиганд и рецептор будут рекрутировать адаптерные белки и трискелионы клатрина к плазматической мембране вокруг того места, где будет происходить инвагинация. Затем происходит инвагинация плазматической мембраны, образуя ямку, покрытую клатрином[1]. Другие рецепторы могут образовывать ямку, покрытую клатрином, что позволяет образовываться вокруг рецептора. Зрелая ямка отщепляется от плазматической мембраны с помощью мембраносвязывающих и расщепляющихся белков, таких как динамин (а также других белков BAR-домена)[2], образуя пузырь, покрытый клатрином, который затем распаковывается клатрином и обычно сливается с сортирующей эндосомой. После слияния эндоцитозированный груз (рецептор и/или лиганд) затем может быть отсортирован по лизосомальному, рециклинговому или другим путям транспортировки[1].

Функция

Эндоцитоз запускается при активации определённого рецептора.

Функция рецептор-опосредованного эндоцитоза разнообразна. Он широко используется для специфического поглощения определённых веществ, необходимых клетке (примеры включают ЛПНП через рецептор ЛПНП или железо через трансферрин). Роль рецептор-опосредованного эндоцитоза хорошо известна в регуляции трансмембранной передачи сигнала, но она также может способствовать устойчивой передаче сигнала[3]. Активированный рецептор интернализуется 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 включения передачи сигналов может потребоваться направленный транспорт активных сигнальных комплексов в ядро из-за того, что случайная диффузия происходит слишком медленно, и механизмы постоянного подавления входящих сигналов достаточно сильны, чтобы полностью отключить передачу сигналов без дополнительных механизмов передачи сигналов[4].

Эксперименты

Используя флуоресцентные или электромагнитно-видимые красители для маркировки специфических молекул в живых клетках, можно проследить интернализацию молекул груза и эволюцию клатриновой ямки с помощью флуоресцентной микроскопии и иммуноэлектронной микроскопии[5][6].

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

Для достижения интернализации наночастиц в клетки, такие как Т-клетки, можно использовать антитела для нацеливания наночастиц на специфические рецепторы на поверхности клеток (такие как CCR5)[7]. Это один из методов улучшения доставки лекарств к иммунным клеткам.

Разработка фотопереключаемых пептидных ингибиторов белок-белковых взаимодействий, участвующих в клатрин-опосредованном эндоцитозе (пептиды светофоров)[8][9][10] и сообщалось о фотопереключаемых низкомолекулярных ингибиторах динамина (Dynazos)[11]. Эти фотофармакологические соединения позволяют осуществлять пространственно-временной контроль эндоцитоза с помощью света.

См. также

Литература

Быков В. Л. ЦИТОЛОГИЯ и ОБЩАЯ ГИСТОЛОГИЯ. Функциональная морфология клеток и тканей человека. — СПб.: Сотис, 2002. — 255 с.

Примечания

  1. ↑ 1 2 Alexander Sorkin, Manojkumar A. Puthenveedu. Clathrin-Mediated Endocytosis (англ.) // Vesicle Trafficking in Cancer / Yosef Yarden, Gabi Tarcic. — New York, NY: Springer New York, 2013. — P. 1–31. — ISBN 978-1-4614-6527-0, 978-1-4614-6528-7. — doi:10.1007/978-1-4614-6528-7_1.
  2. ↑ Marko Kaksonen, Aurélien Roux. Mechanisms of clathrin-mediated endocytosis (англ.) // Nature Reviews Molecular Cell Biology. — 2018-05. — Vol. 19, iss. 5. — P. 313–326. — ISSN 1471-0080 1471-0072, 1471-0080. — doi:10.1038/nrm.2017.132. Архивировано 22 сентября 2022 года.
  3. ↑ Alex R. B. Thomsen, Bianca Plouffe, Thomas J. Cahill, Arun K. Shukla, Jeffrey T. Tarrasch. GPCR-G Protein-β-Arrestin Super-Complex Mediates Sustained G Protein Signaling // Cell. — 2016-08-11. — Т. 166, вып. 4. — С. 907–919. — ISSN 1097-4172. — doi:10.1016/j.cell.2016.07.004. Архивировано 22 сентября 2022 года.
  4. ↑ Boris N. Kholodenko. Four-dimensional organization of protein kinase signaling cascades: the roles of diffusion, endocytosis and molecular motors // The Journal of Experimental Biology. — 2003-06. — Т. 206, вып. Pt 12. — С. 2073–2082. — ISSN 0022-0949. — doi:10.1242/jeb.00298. Архивировано 22 сентября 2022 года.
  5. ↑ Tom Kirchhausen. Imaging endocytic clathrin structures in living cells // Trends in Cell Biology. — 2009-11. — Т. 19, вып. 11. — С. 596–605. — ISSN 1879-3088. — doi:10.1016/j.tcb.2009.09.002. Архивировано 22 сентября 2022 года.
  6. ↑ Aubrey V. Weigel, Michael M. Tamkun, Diego Krapf. Quantifying the dynamic interactions between a clathrin-coated pit and cargo molecules // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 2013-11-26. — Т. 110, вып. 48. — С. E4591–4600. — ISSN 1091-6490. — doi:10.1073/pnas.1315202110. Архивировано 22 сентября 2022 года.
  7. ↑ Joshua J. Glass, Daniel Yuen, James Rae, Angus P. R. Johnston, Robert G. Parton. Human immune cell targeting of protein nanoparticles--caveospheres // Nanoscale. — 2016-04-21. — Т. 8, вып. 15. — С. 8255–8265. — ISSN 2040-3372. — doi:10.1039/c6nr00506c. Архивировано 22 сентября 2022 года.
  8. ↑ Laura Nevola, Andrés Martín-Quirós, Kay Eckelt, Núria Camarero, Sébastien Tosi. Light-regulated stapled peptides to inhibit protein-protein interactions involved in clathrin-mediated endocytosis // Angewandte Chemie (International Ed. in English). — 2013-07-22. — Т. 52, вып. 30. — С. 7704–7708. — ISSN 1521-3773. — doi:10.1002/anie.201303324. Архивировано 22 сентября 2022 года.
  9. ↑ Andrés Martín-Quirós, Laura Nevola, Kay Eckelt, Sergio Madurga, Pau Gorostiza. Absence of a stable secondary structure is not a limitation for photoswitchable inhibitors of β-arrestin/β-Adaptin 2 protein-protein interaction // Chemistry & Biology. — 2015-01-22. — Т. 22, вып. 1. — С. 31–37. — ISSN 1879-1301. — doi:10.1016/j.chembiol.2014.10.022. Архивировано 22 сентября 2022 года.
  10. ↑ Davia Prischich, Javier Encinar del Dedo, Maria Cambra, Judit Prat, Nuria Camarero. Light-dependent inhibition of clathrin-mediated endocytosis in yeast (англ.). — Cell Biology, 2021-04-01. — doi:10.1101/2021.04.01.432428..
  11. ↑ Núria Camarero, Ana Trapero, Ariadna Pérez-Jiménez, Eric Macia, Alexandre Gomila-Juaneda. Correction: Photoswitchable dynasore analogs to control endocytosis with light // Chemical Science. — 2020-09-21. — Т. 11, вып. 35. — С. 9712. — ISSN 2041-6520. — doi:10.1039/d0sc90189j. Архивировано 21 сентября 2022 года.