Receptor-gemedieerde endocytose

Overzicht

Receptor-gemedieerde endocytose is een proces waarmee grote hoeveelheden van specifieke moleculen in een cel kunnen worden geïmporteerd nadat receptoren gebonden zijn aan het celoppervlak. De moleculen die aan deze receptoren zijn gebonden, worden in de cel opgenomen door het celmembraan naar binnen te vouwen, waardoor uiteindelijk een blaasje ontstaat. Structurele eiwitten, zoals clathrine, bedekken het afgesplotste blaasje en geven het zijn ronde vorm.

Clathrine-gemedieerde endocytose van LDL

Een goed gekarakteriseerd voorbeeld van receptor-gemedieerde endocytose is het transport van lipoproteïnen met lage dichtheid (LDL-cholesterol) naar de cel. LDL bindt zich aan transmembraanreceptoren in het celmembraan. Adaptereiwitten zorgen ervoor dat clathrine zich aan de binnenkant van het membraan kan hechten. Deze eiwitcomplexen buigen het membraan naar binnen, waardoor een met clathrine bedekt blaasje in de cel ontstaat. De hals van het endocytische blaasje wordt van het membraan afgesplitstt door een complex van het eiwit dynamine en andere toegevoegde eiwitten.

Het endocytische blaasje versmelt met een vroeg endosoom en het LDL dissocieert van de receptoreiwitten omdat de pH lager is. Lege receptoreiwitten worden gescheiden in transportblaasjes om opnieuw in het buitenste celmembraan te worden ingebracht. LDL blijft in het endosoom, dat zich bindt met een lysosoom. Het lysosoom levert spijsverteringsenzymen die LDL afbreken tot vrij cholesterol dat door de cel kan worden gebruikt.

Functies van receptor-gemedieerde endocytose

Er zijn meerdere functies die endocytose kunnen vervullen. In het bovenstaande voorbeeld wordt endocytose gebruikt om middelen (LDL) de cel binnen te brengen. Ijzer wordt bijvoorbeeld ook in de cel opgenomen via endocytose van transferrine – een ijzerbindend eiwit – aan het celoppervlak, dat bindt aan de transferrinereceptor (TfR). Net als bij LDL-endocytose, wordt een met clathrine bekleed blaasje gevormd om het transferrine de cel binnen te brengen. In het vroege endosoom maakt een pH-daling de dissociatie van ijzer uit transferrin mogelijk. Transferrin blijft echter gebonden aan de TfR. De receptor wordt teruggestuurd naar het celoppervlak om hergebruikt te worden, en het transferrine-eiwit (zonder ijzer) wordt afgegeven aan de extracellulaire vloeistof.

Receptor-gemedieerde endocytose wordt ook gebruikt om celsignalering te reguleren. Een van de belangrijkste manieren waarop signaalreceptoren worden gereguleerd, is sekwestratie, waarbij receptoren met behulp van endocytose in de cel worden gebracht. Sommige receptoren worden in blaasjes opgeslagen totdat ze weer nodig zijn, en sommige worden afgebroken door proteolytische enzymen. Andere signaleringsroutes vereisen receptor-gemedieerde endocytose om signaaltransductie (dwz het doorgeven van het signaal in de cel) mogelijk te maken.

Soorten receptor-gemedieerde endocytose

De endocytose van LDL is een voorbeeld van een door clathrine gemedieerde endocytose. Er zijn ook alternatieve routes voor endocytose, waarvan caveolin de meest bestudeerde is. In tegenstelling tot clathrin, dat zich aan het oppervlak bindt, integreert caveolin zich in de lipide dubbellaag. Het resultaat is echter vergelijkbaar, aangezien caveolin een kromming in het membraan veroorzaakt waardoor een endocytisch blaasje kan worden gevormd dat van het membraan afgesplitst kan worden.

Gebruik van op receptoren gebaseerde endocytische routes door pathogenen

Sommige bacteriën en virussen kunnen gastheercellen binnendringen door de oorspronkelijke receptoren van de gastheer te kapen. Het Influenzavirus kan gastheercellen binnendringen met behulp van clathrine-gemedieerde en andere endocytische routes. Het virus bindt zich aan receptoren op het celoppervlak en krijgt toegang tot de gastheercel, waar het later uit het endosoom ontsnapt.

Sommige pathogenen geven gifstoffen af die zich aan gastheerreceptoren kunnen binden waardoor ze de cel kunnen binnendringen. De bacterie Bacillus anthracis produceert het toxine dat bekend staat als miltvuur; dit toxine is in staat zich aan receptoren te binden, endocytose te ondergaan en vervolgens aan het late endosoom te ontsnappen om necrose en andere klinische symptomen te veroorzaken.