Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
«Эндосома» перенаправляется сюда. Для Endosomaphilia см. Vorarephilia .
компартменты пути эндоцитоза
Электронная микрофотография эндосом в клетках HeLa человека . Видны ранние эндосомы (E - метка для EGFR, 5 минут после интернализации и трансферрин), поздние эндосомы / MVB (M) и лизосомы (L). Бар, 500 нм.

Эндосомы представляют собой набор внутриклеточных сортирующих органелл в эукариотических клетках . Они являются частью пути транспорта через мембрану эндоцитов, происходящего из транс-сети Гольджи . Молекулы или лиганды, интернализованные из плазматической мембраны, могут следовать по этому пути вплоть до лизосом для деградации или могут быть возвращены обратно в клеточную мембрану в эндоцитарном цикле . Молекулы также транспортируются в эндосомы из транс-сети Гольджи и либо продолжают лизосомы, либо возвращаются обратно в аппарат Гольджи .

Эндосомы можно разделить на ранние, сортирующие или поздние в зависимости от их стадии после интернализации. [1] Эндосомы представляют собой главный сортировочный отсек эндомембранной системы в клетках. [2]

Функция [ править ]

Дополнительная информация: Эндоцитарный цикл

Эндосомы создают среду для сортировки материала до того, как он достигнет деградирующей лизосомы. [2] Например, липопротеин низкой плотности (ЛПНП) попадает в клетку путем связывания с рецептором ЛПНП на поверхности клетки. Достигнув ранних эндосом, ЛПНП отделяется от рецептора, и рецептор может быть возвращен на поверхность клетки. ЛПНП остается в эндосоме и доставляется в лизосомы для обработки. ЛПНП диссоциирует из-за слегка подкисленной среды ранней эндосомы, создаваемой V-АТФазой протонного насоса вакуолярной мембраны . С другой стороны, EGF и рецептор EGF имеют pH-устойчивую связь, которая сохраняется до тех пор, пока не будет доставлена ​​в лизосомы для их разложения. ВМаннозо-6-фосфатный рецептор несет лиганды от Гольджи, предназначенные для лизосомы по аналогичному механизму.

Типы [ править ]

Существует три различных типа эндосом: ранние эндосомы , поздние эндосомы и рециклирующие эндосомы . [2] Они различаются по времени, необходимому для того, чтобы эндоцитозированный материал достиг их, и по таким маркерам, как rabs . [3] У них также разная морфология. Как только эндоцитарные везикулы не покрываются оболочкой, они сливаются с ранними эндосомами. Затем ранние эндосомы созревают в поздние эндосомы перед слиянием с лизосомами. [4] [5]

Ранние эндосомы созревают несколькими способами с образованием поздних эндосом. Они становятся все более кислыми в основном за счет активности V-АТФазы. [6] Многие повторно используемые молекулы удаляются путем концентрации в трубчатых областях ранних эндосом. Потеря этих канальцев в пути рециркуляции 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 на более мелкие пузырьки, которые отталкиваются от периметральной мембраны в просвет эндосомы, образуя внутрипросветные пузырьки (ILV); это приводит к появлению мультивезикулярных эндосом на поздних стадиях, поэтому они также известны как мультивезикулярные эндосомы или мультивезикулярные тельца.(MVB). Удаление рециклирующих молекул, таких как рецепторы трансферрина и рецепторы маннозо-6-фосфата, продолжается в течение этого периода, вероятно, за счет отпочкования везикул из эндосом. [4] Наконец, эндосомы теряют RAB5A и приобретают RAB7A , что делает их пригодными для слияния с лизосомами. [7]

Было показано, что слияние поздних эндосом с лизосомами приводит к образованию «гибридного» компартмента с промежуточными характеристиками двух исходных компартментов. [8] Например, лизосомы более плотные, чем поздние эндосомы, а гибриды имеют промежуточную плотность. Лизосомы реформируются путем повторной конденсации до их нормальной, более высокой плотности. Однако до того, как это произойдет, более поздние эндосомы могут слиться с гибридом.

Некоторый материал рециркулирует в плазматическую мембрану непосредственно из ранних эндосом [9], но большая часть перемещается через рециркулирующие эндосомы.

  • Ранние эндосомы состоят из динамической трубчато-везикулярной сети (везикулы диаметром до 1 мкм с соединенными канальцами диаметром примерно 50 нм). Маркеры включают RAB5A и RAB4, трансферрин и его рецептор и EEA1 .
  • Поздние эндосомы , также известные как MVB, в основном сферические, лишены канальцев и содержат много плотно упакованных внутрипросветных пузырьков. Маркеры включают рецепторы RAB7, RAB9 и маннозо-6-фосфата. [10]
  • Рециклирующие эндосомы сосредоточены в центре организации микротрубочек и состоят в основном из трубчатой ​​сети. Маркер; RAB11. [11]

Больше подтипов существует в специализированных клетках, таких как поляризованные клетки и макрофаги .

Фагосомы , макропиносомы и аутофагосомы [12] созревают аналогично эндосомам, и для их созревания может потребоваться слияние с нормальными эндосомами. Некоторые внутриклеточные патогены нарушают этот процесс, например, предотвращая приобретение RAB7. [13]

Поздние эндосомы / MVBs иногда называют везикулами-носителями эндоцитов , но этот термин использовался для описания везикул, которые отпочковываются из ранних эндосом и сливаются с поздними эндосомами. Однако несколько наблюдений (описанных выше) теперь продемонстрировали, что более вероятно, что транспорт между этими двумя компартментами происходит за счет процесса созревания, а не транспорта везикул.

Еще одна уникальная отличительная черта, которая различается между различными классами эндосом, - это липидный состав их мембран. Фосфатидилинозитолфосфаты (PIP), одна из важнейших сигнальных липидных молекул, различаются по мере созревания эндосом от раннего до 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 на транс-сети Гольджи . [14]Эти липиды на поверхности эндосом помогают в специфическом рекрутировании белков из цитозоля, тем самым обеспечивая их идентичность. Между превращением этих липидов является результатом согласованных действий фосфоинозитидных киназ и фосфатаза , стратегически локализованным [15]

Пути [ править ]

Схема путей, которые пересекают эндосомы в пути эндоцитоза клеток животных. Показаны примеры молекул, которые следуют некоторым путям, включая рецепторы EGF, трансферрина и лизосомальных гидролаз. Переработка эндосом, а также компартментов и путей, обнаруженных в более специализированных клетках, не показана.

Есть три основных отдела, которые соединяются с эндосомами. Больше путей существует в специализированных клетках, таких как меланоциты и поляризованные клетки. Например, в эпителиальных клетках специальный процесс, называемый трансцитозом, позволяет некоторым материалам проникать с одной стороны клетки и выходить с противоположной стороны. Кроме того, в некоторых случаях поздние эндосомы / MVB сливаются с плазматической мембраной вместо лизосом, высвобождая просветные пузырьки, которые теперь называются экзосомами , во внеклеточную среду.

Нет единого мнения относительно точного характера этих путей, и последовательный маршрут, по которому будет проходить любой данный груз в любой данной ситуации, будет, как правило, предметом споров.

Гольджи в / из эндосом [ править ]

Пузырьки проходят между Гольджи и эндосомами в обоих направлениях. В GGAs и AP-1 клатриновые везикулы адаптеры делают пузырьки на Гольджи , которые переносят молекулы в эндосомы. [16] В противоположном направлении ретромер генерирует пузырьки в ранних эндосомах, которые переносят молекулы обратно к Гольджи. Некоторые исследования описывают ретроградный путь движения от поздних эндосом к Гольджи, который опосредуется Rab9 и TIP47., но другие исследования оспаривают эти выводы. Молекулы, следующие по этим путям, включают рецепторы маннозо-6-фосфата, которые переносят лизосомальные гидролазы по эндоцитарному пути. Гидролазы высвобождаются в кислой среде эндосом, и рецептор возвращается к Гольджи ретромером и Rab9.

Плазменная мембрана в / из ранних эндосом (через переработку эндосом) [ править ]

Молекулы доставляются от плазматической мембраны к ранним эндосомам в эндоцитарных пузырьках. Молекулы могут интернализоваться через рецептор-опосредованный эндоцитоз в везикулах, покрытых клатрином . Другие типы везикул также образуются на плазматической мембране этого пути, в том числе везикулы, использующие кавеолин . Везикулы также транспортируют молекулы непосредственно обратно к плазматической мембране, но многие молекулы транспортируются в везикулах, которые сначала сливаются с рециркулирующими эндосомами. [17] Молекулы, следующие по этому пути рециркуляции, концентрируются в канальцах ранних эндосом. Молекулы , которые следуют этим путям включают рецепторы для LDL , фактора роста EGFи транспортный белок железа трансферрин. Интернализация этих рецепторов из плазматической мембраны происходит посредством рецепторно-опосредованного эндоцитоза. ЛПНП высвобождается в эндосомах из-за более низкого pH, а рецептор возвращается на поверхность клетки. Холестерин переносится в крови в основном (ЛПНП), а перенос рецепторами ЛПНП является основным механизмом, с помощью которого холестерин поглощается клетками. EGFR активируются, когда EGF связывается. Активированные рецепторы стимулируют собственную интернализацию и деградацию в лизосомах. EGF остается связанным с EGFRкак только он эндоцитозируется в эндосомы. Активированные EGFR стимулируют собственное убиквитинирование, и это направляет их к просветным пузырькам (см. Ниже), и поэтому они не возвращаются в плазматическую мембрану. Это удаляет сигнальную часть белка из цитозоля и, таким образом, предотвращает дальнейшую стимуляцию роста [18] - в клетках, не стимулированных EGF, EGFR не имеют связанного с ними EGF и, следовательно, рециркулируют, если достигают эндосом. [19] Трансферрин также остается связанным со своим рецептором, но в кислой эндосоме железо высвобождается из трансферрина, а затем не содержащий железа трансферрин (все еще связанный с рецептором трансферрина) возвращается из ранней эндосомы на поверхность клетки, как напрямую, так и через переработку эндосом. [20]

От поздних эндосом к лизосомам [ править ]

Транспорт от поздних эндосом к лизосомам, по сути, является однонаправленным, так как поздние эндосомы «потребляются» в процессе слияния с лизосомами. Следовательно, растворимые молекулы в просвете эндосом будут иметь тенденцию попадать в лизосомы, если они не будут извлечены каким-либо образом. Трансмембранные белки могут доставляться к периметру мембраны или в просвет лизосом. Трансмембранные белки, предназначенные для просвета лизосом, сортируются в пузырьки, которые отрастают от периметральной мембраны до эндосом, процесс, который начинается в ранних эндосомах. Когда эндосома созревает в позднюю эндосому / MVB и сливается с лизосомой, везикулы из просвета доставляются в просвет лизосомы. Для этого пути белки маркируются добавлением убиквитина . [21]Эндосомные сортировочные комплексы, необходимые для транспорта ( ESCRT ), распознают этот убиквитин и сортируют белок в формирующиеся просветные пузырьки. [22] Молекулы, которые следуют этим путям, включают ЛПНП и лизосомальные гидролазы, доставляемые 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 просветные пузырьки с помощью ESCRT.

См. Также [ править ]

  • Back-Fusion
  • Экзосома
  • Парамуральное тело

Ссылки [ править ]

  1. ^ Stoorvogel W, Strous GJ, Гейза HJ, Oorschot V, Шварц А.Л. (май 1991). «Поздние эндосомы происходят из ранних эндосом в результате созревания». Cell . 65 (3): 417–27. DOI : 10.1016 / 0092-8674 (91) 90459-C . PMID  1850321 .
  2. ^ a b c Меллман I (1996). «Эндоцитоз и молекулярная сортировка». Ежегодный обзор клеточной биологии и биологии развития . 12 : 575–625. DOI : 10.1146 / annurev.cellbio.12.1.575 . PMID 8970738 . 
  3. ^ Stenmark H (август 2009 г.). «Rab GTPases как координаторы движения везикул». Обзоры природы. Молекулярная клеточная биология . 10 (8): 513–25. DOI : 10.1038 / nrm2728 . PMID 19603039 . 
  4. ^ a b Futter CE, Pearse A, Hewlett LJ, Hopkins CR (март 1996). «Мультивезикулярные эндосомы, содержащие интернализованные комплексы рецепторов EGF-EGF, созревают и затем сливаются непосредственно с лизосомами» . Журнал клеточной биологии . 132 (6): 1011–23. DOI : 10,1083 / jcb.132.6.1011 . PMC 2120766 . PMID 8601581 .  
  5. ^ Luzio JP, Рауса Б.А., Брайт Н.А., Прайор PR, Mullock Б.М., Piper RC (май 2000). «Слияние лизосом и эндосом и биогенез лизосом». Журнал клеточной науки . 113 (Pt 9): 1515–24. PMID 10751143 . 
  6. ^ Lafourcade С, Sobo К, ЮеНег-Jaquinod S, Гарин Дж, ван - дер - Goot FG (июль 2008 г.). Джоли Э (ред.). «Регуляция V-АТФазы по пути эндоцитов происходит через обратимую ассоциацию субъединиц и локализацию на мембране» . PLOS ONE . 3 (7): e2758. Bibcode : 2008PLoSO ... 3.2758L . DOI : 10.1371 / journal.pone.0002758 . PMC 2447177 . PMID 18648502 .  
  7. ^ a b Rink J, Ghigo E, Kalaidzidis Y, Zerial M (сентябрь 2005 г.). «Конверсия Rab как механизм прогрессии от ранних эндосом к поздним». Cell . 122 (5): 735–49. DOI : 10.1016 / j.cell.2005.06.043 . PMID 16143105 . 
  8. ^ Mullock БМ, Светлый Н.А., Ферон CW, серый SR, Luzio JP (февраль 1998 г.). «Слияние лизосом с поздними эндосомами дает гибридную органеллу промежуточной плотности и зависит от NSF» . Журнал клеточной биологии . 140 (3): 591–601. DOI : 10,1083 / jcb.140.3.591 . PMC 2140175 . PMID 9456319 .  
  9. ^ Hopkins CR, Троубриджа IS (август 1983). «Интернализация и процессинг трансферрина и рецептора трансферрина в клетках карциномы человека A431» . Журнал клеточной биологии . 97 (2): 508–21. DOI : 10,1083 / jcb.97.2.508 . PMC 2112524 . PMID 6309862 .  
  10. ^ Рассел MR, Nickerson DP, Odorizzi G (август 2006). «Молекулярные механизмы поздней морфологии эндосом, идентичность и сортировка». Текущее мнение в клеточной биологии . 18 (4): 422–8. DOI : 10.1016 / j.ceb.2006.06.002 . PMID 16781134 . 
  11. ^ Уллрич О, Райнш S, S Urbe, Zerial М, Партон РГ (ноябрь 1996 года). «Rab11 регулирует рециркуляцию через эндосомы перицентриолярного рециклинга» . Журнал клеточной биологии . 135 (4): 913–24. DOI : 10,1083 / jcb.135.4.913 . PMC 2133374 . PMID 8922376 .  
  12. ^ Fader CM, Colombo MI (январь 2009). «Аутофагия и мультивезикулярные тела: два близкородственных партнера» . Смерть и дифференциация клеток . 16 (1): 70–8. DOI : 10.1038 / cdd.2008.168 . PMID 19008921 . 
  13. ↑ Körner U, Fuss V, Steigerwald J, Moll H (февраль 2006 г.). «Биогенез Leishmania major, несущие вакуоли в дендритных клетках мышей» . Инфекция и иммунитет . 74 (2): 1305–12. DOI : 10.1128 / IAI.74.2.1305-1312.2006 . PMC 1360340 . PMID 16428780 .  
  14. ↑ van Meer G, Voelker DR, Feigenson GW (февраль 2008 г.). «Мембранные липиды: где они и как ведут себя» . Обзоры природы. Молекулярная клеточная биология . 9 (2): 112–24. DOI : 10.1038 / nrm2330 . PMC 2642958 . PMID 18216768 .  
  15. ^ Di Paolo G, De Camilli P (октябрь 2006). «Фосфоинозитиды в регуляции клеток и мембранной динамике». Природа . 443 (7112): 651–7. Bibcode : 2006Natur.443..651D . DOI : 10,1038 / природа05185 . PMID 17035995 . 
  16. Перейти ↑ Ghosh P, Kornfeld S (июль 2004 г.). «Белки GGA: ключевые игроки в сортировке белков в сети транс-Гольджи». Европейский журнал клеточной биологии . 83 (6): 257–62. DOI : 10.1078 / 0171-9335-00374 . PMID 15511083 . 
  17. ↑ Grant BD, Donaldson JG (сентябрь 2009 г.). «Пути и механизмы рециклинга эндоцитов» . Обзоры природы. Молекулярная клеточная биология . 10 (9): 597–608. DOI : 10.1038 / nrm2755 . PMC 3038567 . PMID 19696797 .  
  18. ^ Futter CE, Коллинсон Л.М., Backer JM, Хопкинс CR (декабрь 2001). «Человеческий VPS34 необходим для образования внутренних пузырьков в мультивезикулярных эндосомах» . Журнал клеточной биологии . 155 (7): 1251–64. DOI : 10.1083 / jcb.200108152 . PMC 2199316 . PMID 11756475 .  
  19. ^ Felder S, Миллер К, Moehren О, Ульрих А, Шлезингер Дж, Хопкинс CR (май 1990 г.). «Киназная активность контролирует сортировку рецептора эпидермального фактора роста в мультивезикулярном теле». Cell . 61 (4): 623–34. DOI : 10.1016 / 0092-8674 (90) 90474-S . PMID 2344614 . 
  20. ^ Dautry-Varsat A (март 1986). «Рецептор-опосредованный эндоцитоз: внутриклеточное путешествие трансферрина и его рецептора». Биохимия . 68 (3): 375–81. DOI : 10.1016 / S0300-9084 (86) 80004-9 . PMID 2874839 . 
  21. ^ Hicke L, Dunn R (2003). «Регулирование мембранного транспорта белков убиквитином и убиквитин-связывающими белками». Ежегодный обзор клеточной биологии и биологии развития . 19 : 141–72. DOI : 10.1146 / annurev.cellbio.19.110701.154617 . PMID 14570567 . 
  22. ^ Херли JH (февраль 2008). «Комплексы ESCRT и биогенез мультивезикулярных тел» . Текущее мнение в клеточной биологии . 20 (1): 4–11. DOI : 10.1016 / j.ceb.2007.12.002 . PMC 2282067 . PMID 18222686 .  
  • Альбертс, Брюс; и другие. (2004). Essential Cell Biology (2-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Наука о гирляндах. ISBN 978-0-8153-3480-4.

Внешние ссылки [ править ]

  • 3D-структуры некоторых белков, связанных с мембраной эндосомы