Mik azok az endoszómák?

Az endoszómák membránhoz kötött citoszolikus vezikulák, három fő kompartmentummal, nevezetesen korai, késői és újrahasznosító endoszomális kompartmentummal. Az endoszómák az endocitikus folyamat szerves részei, és ezáltal döntő szerepet játszanak különböző élettani folyamatokban, például a tápanyagfelvételben, a makromolekulák szortírozásában és szállításában, valamint a sejtfelszíni receptorok és transzporterek expressziójának szabályozásában.

Image Credit:

Mi az endoszóma?

Az eukarióta sejtek endocitózis útján nyelik el a makromolekulákat és más anyagokat a környező közegből. A plazmamembrán egy része behúzódik, hogy elnyelje az internalizálandó anyagokat, amelyek ezt követően a sejtbe rügyeznek, és egy vezikulát képeznek, amely tartalmazza az internalizált anyagokat.

Ezek a vezikulák ezután összeolvadnak a korai endoszómákkal, amely az endocitikus útvonal fő szortírozó kompartmentje. A korai endoszómákból az internalizált anyagok vagy visszakerülnek a plazmamembránba, vagy lebontás céljából a lizoszómákba szállítódnak.

A korai endoszómák kétféle doméntípust tartalmaznak: tubuláris és vakuoláris. A késői endoszómák a vakuoláris doménekből keletkeznek, és a sejtmag közelében helyezkednek el. A lizoszomális lebontásra szánt anyagokat a korai endoszómákból endocitikus szállító vezikulák szállítják a késői endoszómákba.

A transz-Golgi hálózatból (TGN) a lizoszomális hidrolázokat szállító szállító vezikulák ezután összeolvadnak a késői endoszómákkal, ami a késői endoszómák lizoszómává éréséhez vezet. A lizoszómákon belül a savas hidrolázok katalizálják az internalizált anyagok lebontását.

Az internalizált anyagok egy része nem jut be a késői endoszómákba, és gyorsan visszaáramlik a plazmamembránba. Az ilyen anyagok a rendező endoszómális kompartmentből keskeny átmérőjű tubulusokon keresztül kerülnek az endocitikus újrahasznosító kompartmentbe. Az anyagokat az endoszómális tubuláris doménekből kiinduló transzportvezikulák visszavezetik a plazmamembránba.

Milyen funkciói vannak az endoszómáknak?

Az endoszómák számos fontos élettani folyamatban aktív szerepet játszanak. Az endoszómák egyik legfontosabb funkciója a transzmembrán receptor/transzporter expressziójának szabályozása.

Transzmembrán receptorok jelátvitele

A ligandnak a transzmembrán receptor extracelluláris doménjéhez való kötődése jelátviteli események kaszkádját indítja el, amelyek létfontosságúak az intracelluláris és extracelluláris környezet közötti kommunikáció fenntartásához. A ligandumok általi aktiválást követően ezek a transzmembrán receptorok belépnek az endoszomális útvonalba, amely meghatározza a receptor által közvetített jelátviteli események sorsát.

Az internalizációra megcélzott receptor-ligandum komplex egy specifikus plazmamembrán régióban, az úgynevezett klatrin bevonatú gödrökben áll össze. Ezek a régiók invaginálódnak, hogy elnyeljék a receptor-ligandum komplexet, majd ezt követően a plazmamembránból klatrinnal bevont vezikulákat képezve bomlanak ki. Ezt a folyamatot nevezzük endocitózisnak.

Ezek a vezikulák ezt követően összeolvadnak a korai endoszómákkal, ahol az internalizált receptor-ligandum komplex szortírozása történik. Az endoszomális hálózat által közvetített, az internalizált komplex lizoszomális/proteaszomális degradációra való irányítása a receptor által közvetített jelátviteli események befejezéséhez vezet; míg a receptor visszavezetése a plazmamembránba a jelátviteli események folytatásához vezet.

Tápanyagfelvétel

A receptor által közvetített endoszómális aktivitásra egy másik példa a koleszterin sejtes felvétele az alacsony sűrűségű lipoprotein (LDL) receptoron keresztül. A vérben a koleszterint többnyire LDL formájában szállítják, és az LDL eukarióta sejtek általi felvétele az LDL-nek a klatrin bevonatú gödrökben található receptorához való kötődésétől függ.

Az internalizáció és a korai endoszómákba való fúzió után az LDL-receptor leválik ligandumáról, az LDL-ről, és visszakerül a plazmamembránba, míg az LDL a lizoszómákba szállítódik, ami az LDL lebontásához és a koleszterin felszabadulásához vezet a sejtek számára. A korai endoszómák savas környezete megkönnyíti a receptor-ligandum disszociációs folyamatot.

Az idegi impulzusátvitel

Az endoszómák létfontosságúak a szinapszisok közötti idegi impulzusátvitel szabályozásában. Az akciós potenciál létrejöttekor a preszinaptikus vezikulák összeolvadnak a plazmamembránnal, ami a neurotranszmitterek felszabadulásához és a jelek továbbításához vezet a posztszinaptikus neuronokhoz.

Ezeket a preszinaptikus vezikulákat ezután endocitózis útján eltávolítják a plazmamembránból, és a korai endoszómákba kerülnek, ahol a szinaptikus vezikulák regenerációja zajlik. Ezek az újonnan képződött, neurotranszmittereket tartalmazó szinaptikus vezikulák ezután visszakerülnek a plazmamembránba.

Klatrin-független endocitózis

Az endoszomális felvétel mellett a klatrin-bevonatú gödrökön keresztül egyes membránfehérjék és extracelluláris folyadékok a caveoláknak nevezett speciális vezikulákon keresztül internalizálódnak. Ezek a vezikulák egy kaveolin nevű fehérjéből állnak, és a plazmamembrán lipid raftjában gazdagodnak.

Endoszómák az emberi betegségekben

Az endoszómák diszfunkciója számos egészségügyi állapothoz társul. A hiperkoleszterinémiás betegeknél például magas vérkoleszterinszintet mutatnak, ami végül szívrohamhoz vezethet. A magas vérkoleszterinszint annak köszönhető, hogy a sejtek nem képesek felvenni az LDL-t. Az LDL-receptor két mutációja felelős a károsodott endocitikus folyamatért.

A két mutáció közül az egyik megakadályozza az LDL kötődését a receptorához, a másik pedig az LDL-receptorok felhalmozódását a klatrinnal bevont gödrökben. Ennek következtében az LDL – LDL receptor komplex nem tud internalizálódni és az endoszomális útvonal által feldolgozni.

Az Alzheimer-kórban szenvedő betegeknél az endoszomális diszfunkció korai neurodegeneratív jellemzőkkel jár együtt, beleértve az amiloid prekurzor fehérje proteolitikus hasítását és a toxikus béta-amiloid peptid keletkezését.

Citations