O que são Endosomas?

Endossomos são vesículas citosólicas ligadas à membrana com três grandes compartimentos, a saber, os primeiros, os tardios e os segundos, que reciclam os endossomas. Os endossomos são as partes integrantes do processo endocítico e, portanto, desempenham papéis cruciais em vários processos fisiológicos, tais como a absorção de nutrientes, classificação e entrega de macromoléculas, e regulação dos receptores de superfície celular e expressões de transporte.

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O que são endossomos?

Células eucarióticas engolfam macromoléculas e outras substâncias do meio circundante por endocitose. Uma porção da membrana plasmática invagina para engolir as substâncias a serem internalizadas, as quais subseqüentemente brotam na célula e formam uma vesícula contendo as substâncias internalizadas.

Estas vesículas são então fundidas com endossomos iniciais, que é o principal compartimento de classificação do caminho endocítico. A partir dos endossomos precoces, as substâncias internalizadas ou são recicladas de volta para a membrana plasmática ou transportadas para lisossomos para degradação.

Os endossomos precoces contêm dois tipos de domínios: tubular e vacuolar. Os endossomos tardios são gerados a partir dos domínios vacuolares e localizados perto do núcleo. As substâncias alvo da degradação lisossômica são transferidas dos endossomos iniciais para os endossomos tardios por vesículas portadoras de endocitos.

Vesículas portadoras de transporte que transportam hidrolases lisossômicas da rede trans-Golgi (TGN) e depois se fundem com endossomos tardios, levando à maturação dos endossomos tardios em lisossomos. Dentro dos lisossomos, os hidrolases ácidos catalisam a degradação das substâncias internalizadas.

Uma porção das substâncias internalizadas não entra nos endossomos tardios e é rapidamente reciclada de volta para a membrana plasmática. Tais substâncias são transferidas do compartimento de triagem de endossomos para o compartimento de reciclagem endocítica através de túbulos de diâmetro estreito. As substâncias são recicladas de volta para a membrana plasmática através do transporte de vesículas que brotam dos domínios tubulares endossômicos.

Quais são as funções dos endossomas?

Os endossomas desempenham papéis activos em muitos processos fisiológicos importantes. Uma das principais funções dos endossomas é a regulação da expressão transmembrana do receptor/transportador.

Sinalização do receptor transmembrana

A ligação do ligando ao domínio extracelular do receptor transmembrana inicia uma cascata de eventos de sinalização que são vitais para manter a comunicação entre o ambiente intracelular e extracelular. Na ativação por ligantes, estes receptores transmembrana entram na via endossômica, que determina o destino dos eventos de sinalização mediados pelo receptor.

O complexo receptor-ligante que é alvo de internalização é montado em uma região específica da membrana plasmática chamada pits revestidos de clatrina. Estas regiões invaginam para engolir o complexo receptor-ligante e subsequentemente brotar da membrana plasmática para formar vesículas revestidas de clatrina. Este processo é chamado endocitose.

Estas vesículas subseqüentemente se fundem com endossomos iniciais onde a ordenação do complexo receptor-ligante internalizado é realizada. O objetivo do complexo internalizado de degradação lisossômica/proteasômica, mediado pela rede endossômica, leva ao término dos eventos de sinalização mediados pelo receptor; enquanto que, a reciclagem do receptor de volta à membrana plasmática leva à continuação dos eventos de sinalização.

Recepção de nutrientes

Outro exemplo de atividade endossômica mediada pelo receptor é a captação celular de colesterol através do receptor de lipoproteína de baixa densidade (LDL). No sangue, o colesterol é transportado principalmente como LDL, e a absorção de LDL pelas células eucarióticas depende da ligação do LDL ao seu receptor localizado nos fossos revestidos de clatrina.

Internalização do LDL e fusão para endossomos iniciais, o receptor LDL se descola de seu ligante, LDL, e é reciclado de volta para a membrana plasmática, enquanto o LDL é transportado para lisossomos, levando à degradação do LDL e liberação de colesterol para uso celular. O ambiente ácido dentro dos endossomos iniciais instala o processo de dissociação receptor-ligante.

Transmissão de impulso nervoso

Endossomos são vitais para a regulação da transmissão de impulso nervoso entre sinapses. Ao gerar o potencial de ação, as vesículas pré-sinápticas são fundidas com a membrana plasmática, levando à liberação de neurotransmissores e propagação de sinais para os neurônios pós-sinápticos.

Estas vesículas pré-sinápticas são então removidas da membrana plasmática via endocitose e absorvidas pelos endossomos iniciais, onde ocorre a regeneração da vesícula sináptica. Estas vesículas sinápticas recém-formadas contendo neurotransmissores são então recicladas de volta à membrana plasmática.

Endocitose independente de clatrina

A captação endossômica de Besides via fossos revestidos de clatrina, algumas proteínas da membrana e fluidos extracelulares são internalizados via vesículas especializadas chamadas caveolae. Estas vesículas são compostas de uma proteína chamada caveolina e são enriquecidas na jangada lipídica da membrana plasmática.

Endossomos em doenças humanas

Disfunção endossomal está associada a muitas condições de saúde. Por exemplo, pacientes com hipercolesterolemia apresentam níveis elevados de colesterol no sangue, o que pode levar a um eventual ataque cardíaco. O colesterol alto no sangue é devido à incapacidade de absorção do LDL pelas células. Duas mutações no receptor LDL são responsáveis pelo processo endocítico comprometido.

De duas mutações, uma impede a ligação do LDL com seu receptor, e a outra impede o acúmulo de receptores LDL nas fossas revestidas de clatrina. Como conseqüência, o complexo receptor LDL – LDL não pode ser internalizado e processado pela via endossômica.

Em pacientes com doença de Alzheimer, a disfunção endossômica está associada a características neurodegenerativas precoces, incluindo clivagem proteolítica da proteína precursora amilóide e geração de peptídeo beta-amilóide tóxico.