Endosome - Endosome

endocytiske stierum
Elektronmikrograf af endosomer i humane HeLa -celler . Tidlige endosomer (E - mærket til EGFR, 5 minutter efter internalisering og transferrin), sene endosomer/MVB'er (M) og lysosomer (L) er synlige. Bar, 500 nm.

Endosomer er en samling af intracellulære sorterings- organeller i eukaryote celler . De er en del af den endocytiske membrantransportvej, der stammer fra trans Golgi -netværket . Molekyler eller ligander internaliseret fra plasmamembranen kan følge denne vej helt til lysosomer til nedbrydning eller kan genbruges tilbage til cellemembranen i den endocytiske cyklus . Molekyler transporteres også til endosomer fra trans Golgi -netværket og fortsætter enten til lysosomer eller genbruges tilbage til Golgi -apparatet .

Endosomer kan klassificeres som tidlige, sorterende eller sent afhængigt af deres fase efter internalisering. Endosomer repræsenterer et større sorteringsrum i endomembransystemet i celler.

Fungere

Endosomer danner et miljø for materiale, der skal sorteres, før det når det nedbrydende lysosom. For eksempel tages low-density lipoprotein (LDL) ind i cellen ved at binde til LDL-receptoren ved celleoverfladen. Når de når tidlige endosomer, dissocierer LDL fra receptoren, og receptoren kan genbruges til celleoverfladen. LDL forbliver i endosomet og leveres til lysosomer til behandling. LDL dissocierer på grund af det let forsurede miljø i det tidlige endosom, genereret af en vakuolær membranprotonpumpe V-ATPase . På den anden side har EGF og EGF-receptoren en pH-resistent binding, der vedvarer, indtil den leveres til lysosomer for deres nedbrydning. Den mannose-6-phosphat-receptor bærer ligander fra Golgi bestemt til lysosomet ved en lignende mekanisme.

Typer

Der er tre forskellige typer endosomer: tidlige endosomer , sene endosomer og genbrugsendosomer . De kendetegnes ved den tid, det tager for endocytoseret materiale at nå dem, og ved markører som rabs . De har også forskellig morfologi. Når endocytiske vesikler ikke er belagt, smelter de sammen med tidlige endosomer. Tidlige endosomer modnes derefter til sene endosomer, før de fusionerer med lysosomer.

Tidlige endosomer modnes på flere måder for at danne sene endosomer. De bliver mere og mere sure hovedsageligt gennem aktiviteten af ​​V-ATPase. Mange molekyler, der genbruges, fjernes ved koncentration i de rørformede områder af tidlige endosomer. Tab af disse tubuli til genbrugsstier betyder, at sene endosomer for det meste mangler tubuli. De stiger også i størrelse på grund af den homotypiske fusion af tidlige endosomer i større vesikler. Molekyler sorteres også i mindre vesikler, der spirer fra omkredsmembranen til endosomlumen og danner intraluminale vesikler (ILV'er); dette fører til multivesikulært udseende af sene endosomer, og derfor er de også kendt som multivesikulære endosomer eller multivesikulære legemer (MVB'er). Fjernelse af genbrugsmolekyler såsom transferrinreceptorer og mannose 6-phosphatreceptorer fortsætter i denne periode, sandsynligvis via spiring af vesikler ud af endosomer. Endelig mister endosomerne RAB5A og erhverver RAB7A , hvilket gør dem kompetente til fusion med lysosomer.

Fusion af sene endosomer med lysosomer har vist sig at resultere i dannelsen af ​​et "hybrid" rum med karakteristika mellem de to kildelokaler. For eksempel er lysosomer mere tætte end sene endosomer, og hybriderne har en mellemliggende tæthed. Lysosomer reformeres ved rekondensation til deres normale, højere densitet. Men før dette sker, kan flere sene endosomer smelte sammen med hybrid.

Noget materiale genbruges til plasmamembranen direkte fra tidlige endosomer, men de fleste handler via genbrugsendosomer.

  • Tidlige endosomer består af et dynamisk rørformet-vesikulært netværk (vesikler op til 1 µm i diameter med tilsluttede rør på ca. 50 nm diameter). Markører inkluderer RAB5A og RAB4, Transferrin og dets receptor og EEA1 .
  • Sene endosomer , også kendt som MVB'er, er hovedsageligt sfæriske, mangler tubuli og indeholder mange tætpakkede intraluminale vesikler. Markører inkluderer RAB7, RAB9 og mannose 6-phosphatreceptorer.
  • Genbrugsendosomer er koncentreret i mikrotubuli -organiseringscentret og består af et hovedsageligt rørformet netværk. Markør; RAB11.

Der findes flere undertyper i specialiserede celler, såsom polariserede celler og makrofager .

Fagosomer , macropinosomes og autophagosomes modnes på en måde svarende til endosomer, og kan kræve fusion med normale endosomer for deres modning. Nogle intracellulære patogener undergraver denne proces, for eksempel ved at forhindre RAB7 -erhvervelse.

Sene endosomer/MVB'er kaldes undertiden endocytiske bærervesikler , men dette udtryk blev brugt til at beskrive vesikler, der spirer fra tidlige endosomer og smelter sammen med sene endosomer. Imidlertid har flere observationer (beskrevet ovenfor) nu vist, at det er mere sandsynligt, at transport mellem disse to rum sker ved en modningsproces frem for vesikeltransport.

En anden unik identifikationstræk, der adskiller sig mellem de forskellige klasser af endosomer, er lipidsammensætningen i deres membraner. Phosphatidyl inositolphosphater (PIP'er), et af de vigtigste lipidsignaleringsmolekyler , viser sig at variere, da endosomerne modnes fra tidligt til sent. PI (4,5) P 2 er til stede på plasmamembraner , PI (3) P på tidlige endosomer, PI (3,5) P 2 på sent endosomer og PI (4) Ptrans Golgi-netværket . Disse lipider på overfladen af ​​endosomerne hjælper med den specifikke rekruttering af proteiner fra cytosolen og giver dem dermed en identitet. Den inter-konvertering af disse lipider er et resultat af den fælles indsats af phosphoinositid kinaser og fosfataser , der er strategisk lokaliseret

Stier

dyrecellens endocytiske vej
Diagram over de veje, der skærer endosomer i den endocytiske vej for dyreceller. Eksempler på molekyler, der følger nogle af vejene, er vist, herunder receptorer for EGF, transferrin og lysosomale hydrolaser. Genbrugsendosomer og rum og veje fundet i mere specialiserede celler er ikke vist.

Der er tre hovedrum, der har veje, der forbinder med endosomer. Der findes flere veje i specialiserede celler, såsom melanocytter og polariserede celler. For eksempel i epitelceller tillader en særlig proces kaldet transcytose nogle materialer at komme ind i den ene side af en celle og forlade den modsatte side. Også under nogle omstændigheder smelter sene endosomer/MVB'er sammen med plasmamembranen i stedet for med lysosomer og frigiver de lumenale vesikler, nu kaldet exosomer , i det ekstracellulære medium.

Der er ingen enighed om disse stiers nøjagtige karakter, og den sekventielle rute, som en given last tager i en given situation, vil have en diskussion.

Golgi til/fra endosomer

Vesikler passerer mellem Golgi og endosomer i begge retninger. De GGAS og AP-1 clathrin-coated vesikel adaptere gør vesikler ved Golgi, der bærer molekyler til endosomer. I den modsatte retning genererer retromer vesikler ved tidlige endosomer, der fører molekyler tilbage til Golgi. Nogle undersøgelser beskriver en retrograd trafikvej fra sene endosomer til Golgi, der medieres af Rab9 og TIP47 , men andre undersøgelser bestrider disse fund. Molekyler, der følger disse veje, omfatter mannose-6-phosphatreceptorer, der bærer lysosomale hydrolaser til den endocytiske vej. Hydrolaserne frigives i det sure miljø i endosomer, og receptoren hentes til Golgi af retromer og Rab9.

Plasmamembran til/fra tidlige endosomer (via genbrugsendosomer)

Molekyler leveres fra plasmamembranen til tidlige endosomer i endocytiske vesikler. Molekyler kan internaliseres via receptor -medieret endocytose i clathrin -belagte vesikler. Andre typer vesikler dannes også ved plasmamembranen for denne vej, herunder dem, der udnytter caveolin . Vesikler transporterer også molekyler direkte tilbage til plasmamembranen, men mange molekyler transporteres i vesikler, der først smelter sammen med genbrugsendosomer. Molekyler, der følger denne genbrugsvej, er koncentreret i tubuli af tidlige endosomer. Molekyler, der følger disse veje, omfatter receptorerne for LDL , epidermal vækstfaktor (EGF) og jerntransportprotein transferrin. Internalisering af disse receptorer fra plasmamembranen sker ved receptormedieret endocytose. LDL frigives i endosomer på grund af den lavere pH, og receptoren genanvendes til celleoverfladen. Kolesterol transporteres primært i blodet af (LDL), og transport med LDL -receptoren er den vigtigste mekanisme, hvormed kolesterol optages af celler. EGFR'er aktiveres, når EGF bindes. De aktiverede receptorer stimulerer deres egen internalisering og nedbrydning i lysosomer. EGF forbliver bundet til EGF -receptoren (EGFR), når den er endocytoseret til endosomer. De aktiverede EGFR stimulerer deres egen ubiquitination, og dette leder dem til lumenale vesikler (se nedenfor), og de genbruges derfor ikke til plasmamembranen. Dette fjerner signaldelen af ​​proteinet fra cytosolen og forhindrer dermed fortsat stimulering af vækst - i celler, der ikke stimuleres med EGF, har EGFR'er ingen EGF bundet til dem og genbruges derfor, hvis de når endosomer. Transferrin forbliver også forbundet med dets receptor, men i det sure endosom frigives jern fra transferrinet, og derefter vender det jernfrie transferrin (stadig bundet til transferrinreceptoren) tilbage fra det tidlige endosom til celleoverfladen, både direkte og via genbrugsendosomer.

Sene endosomer til lysosomer

Transport fra sene endosomer til lysosomer er i det væsentlige ensrettet, da et sent endosom "forbruges" i fusionen med et lysosom. Derfor vil opløselige molekyler i endosomernes lumen have en tendens til at ende i lysosomer, medmindre de hentes på en eller anden måde. Transmembranproteiner kan leveres til omkredsmembranen eller lysosomernes lumen. Transmembranproteiner bestemt til lysosomlumen sorteres i de vesikler, der spirer fra omkredsmembranen til endosomer, en proces, der begynder i tidlige endosomer. Når endosomet er modnet til et sent endosom/MVB og fusionerer med et lysosom, leveres vesiklerne i lumen til lysosomlumen. Proteiner er markeret for denne vej ved tilsætning af ubiquitin . De endosomale sorteringskomplekser, der kræves til transport (ESCRT'er) genkender dette ubiquitin og sorterer proteinet i de dannende lumenale vesikler. Molekyler, der følger disse veje, omfatter LDL og de lysosomale hydrolaser leveret af mannose-6-phosphatreceptorer. Disse opløselige molekyler forbliver i endosomer og leveres derfor til lysosomer. Også transmembrane EGFR'erne, bundet til EGF, er mærket med ubiquitin og sorteres derfor i lumenale vesikler af ESCRT'erne.

Se også

Referencer

eksterne links