Ce sunt Endosomii?

Endosomii sunt vezicule citosolice legate de membrană cu trei compartimente majore, și anume compartimentele endosomale timpurii, târzii și de reciclare. Endosomii sunt părți integrante ale procesului endocitic și, prin urmare, joacă roluri cruciale în diverse procese fiziologice, cum ar fi absorbția de nutrienți, sortarea și livrarea de macromolecule și reglarea expresiilor receptorilor de la suprafața celulară și a transportatorilor.

Creditul imaginii:

Ce sunt endosomii?

Celele eucariote înghit macromolecule și alte substanțe din mediul înconjurător prin endocitoză. O porțiune a membranei plasmatice se invaginează pentru a înghiți substanțele care urmează să fie internalizate, care ulterior se desprinde în interiorul celulei și formează o veziculă care conține substanțele internalizate.

Aceste vezicule sunt apoi fuzionate cu endosomii timpurii, care reprezintă principalul compartiment de sortare al căii endocitare. Din endosomii timpurii, substanțele internalizate sunt fie reciclate înapoi la membrana plasmatică, fie transportate la lizozomi pentru degradare.

Endosomii timpurii conțin două tipuri de domenii: tubular și vacuolar. Endosomii tardivi sunt generați din domeniile vacuolare și sunt localizați în apropierea nucleului. Substanțele vizate pentru degradarea lizozomală sunt transferate de la endosomii timpurii la endosomii tardivi prin vezicule de transport endocitic.

Vesiculele de transport care transportă hidrolaze lizozomale din rețeaua trans-Golgi (TGN) fuzionează apoi cu endosomii tardivi, ceea ce duce la maturizarea endosomilor tardivi în lizozomi. În interiorul lizozomilor, hidrolazele acide catalizează degradarea substanțelor internalizate.

O parte din substanțele internalizate nu intră în endosomii tardivi și se reciclează rapid înapoi în membrana plasmatică. Astfel de substanțe sunt transferate din compartimentul endosomal de sortare în compartimentul de reciclare endocitică prin intermediul unor tubuli de diametru îngust. Substanțele sunt reciclate înapoi la membrana plasmatică prin vezicule de transport care se desprind din domeniile tubulare endosomale.

Care sunt funcțiile endosomilor?

Endosomii joacă roluri active în multe procese fiziologice importante. Una dintre funcțiile majore ale endosomilor este reglarea expresiei receptorilor/transportatorilor transmembranari.

Semnalizarea receptorilor transmembranari

Legatura ligandului la domeniul extracelular al receptorului transmembranar inițiază o cascadă de evenimente de semnalizare care sunt vitale pentru menținerea comunicării între mediul intracelular și cel extracelular. În urma activării de către liganzi, acești receptori transmembranari intră pe calea endosomală, care determină soarta evenimentelor de semnalizare mediate de receptor.

Complexul receptor-ligand care este vizat pentru internalizare este asamblat într-o regiune specifică a membranei plasmatice numită gropi acoperite de clatrin. Aceste regiuni se invaginează pentru a îngloba complexul receptor-ligand și ulterior se desprind de membrana plasmatică pentru a forma vezicule acoperite cu clatrină. Acest proces se numește endocitoză.

Aceste vezicule fuzionează ulterior cu endosomii timpurii, unde se realizează sortarea complexului receptor-ligand internalizat. Direcționarea, mediată de rețeaua endosomală, a complexului internalizat pentru degradarea lizozomală/proteasomală duce la încetarea evenimentelor de semnalizare mediate de receptor; în timp ce reciclarea receptorului înapoi la membrana plasmatică duce la continuarea evenimentelor de semnalizare.

Absorbția nutrienților

Un alt exemplu de activitate endosomală mediată de receptor este absorbția celulară a colesterolului prin intermediul receptorului lipoproteinei cu densitate scăzută (LDL). În sânge, colesterolul este transportat în cea mai mare parte sub formă de LDL, iar absorbția LDL de către celulele eucariote depinde de legarea LDL de receptorul său situat în gropile acoperite cu clatrină.

După internalizare și fuziune în endosomii timpurii, receptorul LDL se detașează de ligandul său, LDL, și se reciclează înapoi la membrana plasmatică, în timp ce LDL este transportat la lizozomi, ceea ce duce la degradarea LDL și eliberarea colesterolului pentru utilizare celulară. Mediul acid din interiorul endosomilor timpurii facilitează procesul de disociere receptor-ligand.

Transmiterea impulsului nervos

Endosomii sunt vitali pentru reglarea transmiterii impulsului nervos între sinapse. La generarea potențialului de acțiune, veziculele presinaptice sunt fuzionate cu membrana plasmatică, ceea ce duce la eliberarea de neurotransmițători și la propagarea semnalelor către neuronii postsinaptici.

Aceste vezicule presinaptice sunt apoi îndepărtate de membrana plasmatică prin endocitoză și preluate de endosomii timpurii, unde are loc regenerarea veziculelor sinaptice. Aceste vezicule sinaptice nou formate care conțin neurotransmițători sunt apoi reciclate înapoi la membrana plasmatică.

Endocitoza independentă de clatrină

În afară de absorbția endosomală prin intermediul gropilor acoperite cu clatrină, unele proteine membranare și fluide extracelulare sunt internalizate prin intermediul unor vezicule specializate numite caveole. Aceste vezicule sunt compuse dintr-o proteină numită caveolină și sunt îmbogățite în raftul lipidic al membranei plasmatice.

Endosomii în bolile umane

Disfuncția endosomală este asociată cu multe afecțiuni de sănătate. De exemplu, pacienții cu hipercolesterolemie prezintă niveluri ridicate de colesterol în sânge care pot duce la un eventual atac de cord. Nivelul ridicat al colesterolului din sânge se datorează incapacității de asimilare a LDL de către celule. Două mutații la nivelul receptorului LDL sunt responsabile de alterarea procesului endocitar.

Dintre cele două mutații, una împiedică legarea LDL de receptorul său, iar cealaltă împiedică acumularea receptorilor LDL în gropile acoperite de clatrină. În consecință, complexul LDL – receptor LDL nu poate fi internalizat și procesat prin calea endosomală.

La pacienții cu boala Alzheimer, disfuncția endosomală este asociată cu caracteristicile neurodegenerative timpurii, inclusiv cu clivarea proteolitică a proteinei precursoare amiloide și generarea peptidei beta-amiloide toxice.

Citări

.