エンドソームとは何か？

エンドソームは膜結合型細胞質小胞で、初期エンドソーム区画、後期エンドソーム区画、リサイクルエンドソーム区画という三つの大きな区画を備えています。

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エンドソームとは

真核細胞は、エンドサイトーシスによって周囲の媒体から高分子やその他の物質を取り込みます。

この小胞は、エンドサイトーシス経路の主要な仕分け区画である初期エンドソームと融合します。

初期エンドソームには、管状と液胞状の2種類のドメインがあります。 後期エンドソームは液胞ドメインから生成され、核の近くに位置している。

ライソゾーム分解の対象となる物質は、エンドサイトーシス輸送小胞によって初期エンドソームから後期エンドソームへと輸送される。

トランスゴルジネットワーク（TGN）からライソゾームヒドロラーゼを運ぶ輸送小胞は、後期エンドソームと融合してライソゾームへと成熟していく。 ライソゾーム内では、酸加水分解酵素によって内包された物質が分解される。

内包された物質の一部は後期エンドソームに移行せず、速やかに細胞膜に戻される。

内包された物質の一部は後期エンドソームに入らず、速やかに細胞膜にリサイクルされる。このような物質は選別エンドソーム区画から細径管を経由してエンドサイトリサイクル区画に移送される。 エンドソーム管状ドメインから芽生えた輸送小胞によって、物質は再び細胞膜にリサイクルされる。

エンドソームの機能とは

エンドソームは、多くの重要な生理的プロセスにおいて積極的な役割を担っています。 エンドソームの主要な機能の一つは、膜貫通型受容体/トランスポーターの発現制御である。

膜貫通型受容体のシグナル伝達

リガンドが膜貫通型受容体の細胞外ドメインに結合すると、細胞内と細胞外の環境間のコミュニケーションを保つために不可欠なシグナル伝達イベントのカスケードを開始させる。 リガンドによって活性化されると、これらの膜貫通型受容体はエンドソーム経路に入り、受容体を介したシグナル伝達イベントの運命を決定する。

内在化の対象となる受容体とリガンドの複合体は、クラスリンコーティングピットという特定の細胞膜領域に集合される。 これらの領域は、受容体-リガンド複合体を取り込むために侵食し、その後、クラスリン被覆小胞を形成するために細胞膜から芽生える。

この小胞はその後、初期エンドソームと融合し、そこで内在化した受容体・リガンド複合体の選別が行われます。

小胞はその後、初期エンドソームと融合し、そこで内包された受容体-リガンド複合体の選別が行われる。エンドソームネットワークが内包された複合体をリソソーム/プロテアソーム分解に導くと、受容体を介したシグナリングイベントが終了し、一方、受容体を細胞膜に戻すと、シグナリングイベントを継続させることにつながる。

栄養素の取り込み

受容体を介したエンドソーム活動のもうひとつの例は、低密度リポタンパク質（LDL）受容体を介したコレステロールの細胞内への取り込みです。 血液中では、コレステロールはほとんどLDLとして輸送され、真核細胞によるLDLの取り込みは、クラスリンでコーティングされたピットにあるその受容体へのLDLの結合に依存している。

初期エンドソームへの内在化と融合により、LDL受容体はリガンドのLDLから剥がれ、細胞膜へリサイクルされるが、LDLはリソゾームへ運ばれ、LDLが分解されてコレステロールが細胞の利用に放出されることにつながる。

神経インパルス伝達

エンドソームは、シナプス間の神経インパルス伝達を制御するのに不可欠な存在である。

シナプス前小胞は、活動電位の発生とともに細胞膜と融合し、神経伝達物質の放出とシナプス後神経細胞への信号伝達が行われる。

このシナプス前小胞は、エンドサイトーシスにより細胞膜から剥がれ、初期エンドソームに取り込まれて、シナプス前小胞の再生が行われる。

クラスリン非依存性エンドサイトーシス

クラスリン被覆ピットを介したエンドソームでの取り込みのほかに、一部の膜タンパク質や細胞外液はカベオラと呼ばれる特殊な小胞を介して内部に取り込まれます。

ヒトの病気におけるエンドソーム

エンドソームの機能不全は、多くの健康状態と関連しています。 例えば、高コレステロール血症の患者は、最終的に心臓発作につながる可能性のある高い血中コレステロール値を表示します。 高血中コレステロールは、LDLを細胞に取り込むことができないことが原因です。

2つの変異のうち、1つはLDLとその受容体の結合を妨げ、もう1つはクラスリンで覆われたピットにLDL受容体が蓄積するのを妨げるものです。

アルツハイマー病の患者では、エンドソームの機能不全が、アミロイド前駆体タンパク質のタンパク質分解や毒性のあるβアミロイドペプチドの生成など、初期の神経変性特性と関連しています。

Citations

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