Endocytosis ist ein Prozess, durch den Zellen Moleküle (wie Proteine) durch das Versenken von ihnen absorbieren. Es wird durch alle Zellen des Körpers verwendet, weil die meisten für sie wichtigen Substanzen große polare Moleküle sind, die das hydrophobe Plasma oder die Zellmembran nicht durchführen können. Der Prozess, der gegenüber endocytosis ist, ist exocytosis.

Pfade von Endocytosis

Pfade von Endocytosis konnten in vier Kategorien unterteilt werden: nämlich, clathrin-vermittelter endocytosis, caveolae, macropinocytosis, und phagocytosis.

• Clathrin-vermittelter endocytosis wird durch den kleinen (etwa 100 nm im Durchmesser) vesicles vermittelt, die einen morphologisch charakteristischen kristallenen Mantel haben, der aus einem Komplex von Proteinen zusammengesetzt ist, die mit dem cytosolic Protein clathrin hauptsächlich vereinigt werden. Clathrin-gekleidete vesicles (CCVs) werden in eigentlich allen Zellen gefunden, und Form-Gebiete der Plasmamembran haben clathrin-gekleidete Gruben genannt. Gekleidete Gruben können große extracellular Moleküle konzentrieren, die verschiedene Empfänger haben, die für den Empfänger-vermittelten endocytosis von ligands, z.B niedrige Dichte lipoprotein, transferrin, Wachstumsfaktoren, Antikörper und viele andere verantwortlich sind.
• Caveolae sind am üblichsten haben non-clathrin-coated Plasmamembranenknospen berichtet, die auf der Oberfläche von vielen, aber nicht allen Zelltypen bestehen. Sie bestehen aus dem Cholesterin bindenden Protein caveolin (Vip21) mit einem bilayer, der in Cholesterin und glycolipids bereichert ist. Caveolae sind (etwa 50 nm im Durchmesser) Gruben der Taschenflasche-Gestalt in der Membran klein, die der Gestalt einer Höhle (folglich der Name caveolae) ähneln. Sie können bis zu ein Drittel des Plasmamembranengebiets der Zellen von einigen Geweben einsetzen, im glatten Muskel, Typ I pneumocytes, fibroblasts, adipocytes, und endothelial Zellen besonders reichlich seiend. Wie man auch glaubt, wird das Auffassungsvermögen von extracellular Molekülen über Empfänger in caveolae spezifisch vermittelt.
• Macropinocytosis, der gewöhnlich von hoch zerzausten Gebieten der Plasmamembran vorkommt, ist der invagination der Zellmembran, um eine Tasche zu bilden, die dann von in die Zelle drückt, um einen vesicle (0.5-5 µm im Durchmesser) gefüllt mit einem großen Volumen von extracellular Flüssigkeit und Molekülen innerhalb ihrer (gleichwertig zu ~100 CCVs) zu bilden. Die Füllung der Tasche kommt auf eine nichtspezifische Weise vor. Der vesicle reist dann in den cytosol und die Sicherungen mit anderem vesicles wie endosomes und lysosomes.
• Phagocytosis ist der Prozess, durch den Zellen binden und particulate Sache verinnerlichen, die größer ist als ungefähr 0.75 µm im Durchmesser, wie klein-große Staub-Partikeln, Zellschutt, Kleinstlebewesen und sogar apoptotic Zellen, der nur in Spezialzellen vorkommt. Diese Prozesse sind mit dem Auffassungsvermögen von größeren Membranengebieten verbunden als clathrin-vermittelter endocytosis und caveolae Pfad.

Neuere Experimente haben darauf hingewiesen, dass diese morphologischen Beschreibungen von endocytic Ereignissen unzulänglich sein können, und eine passendere Methode der Klassifikation auf die Clathrin-Abhängigkeit von besonderen Pfaden mit vielfachen Subtypen von clathrin-abhängigem und clathrin-unabhängigem endocytosis basieren kann. Mechanistische Scharfsinnigkeit in non-phagocytic, clathrin-unabhängiger endocytosis hat gefehlt, aber eine neue Studie hat gezeigt, wie Graf1 einen hoch überwiegenden clathrin-unabhängigen endocytic als der CLIC/GEEC Pfad bekannten Pfad regelt.

Hauptbestandteile des endocytic Pfads

Der endocytic Pfad von mammaliac Zellen besteht aus verschiedenen Membranenabteilungen, die Moleküle von der Plasmamembran verinnerlichen und sie zurück zur Oberfläche (früher endosomes wiederverwenden und endosomes wiederverwendend), oder sie zur Degradierung (später endosomes und lysosomes) sortieren. Die Hauptbestandteile des endocytic Pfads sind:

• Frühe endosomes sind die erste Station auf dem endocytic Pfad. Frühe endosomes werden häufig in der Peripherie der Zelle gelegen und erhalten die meisten Typen von vesicles, der aus der Zelloberfläche kommt. Sie haben eine charakteristische tubulo-blasenförmige Morphologie (vesicles bis zu 1 µm im Durchmesser mit verbundenem tubules von etwa 50 nm Diameter) und ein mild saurer pH. Sie sortieren organelles hauptsächlich, wo sich viele ligands von ihren Empfängern im sauren pH des Lumen abtrennen, und von dem viele der Empfänger zur Zelloberfläche (über tubules) wiederverwenden. Es ist auch die Seite des Sortierens in den transcytotic Pfad zu späten Bestandteilen (über den blasenförmigen Bestandteil, der mehrblasenförmige Körper (MVB) oder endosomal Transportunternehmen vesicles (ECVs) bilden kann).
• Späte endosomes erhalten verinnerlichtes Material en route zu lysosomes, gewöhnlich von frühem endosomes im endocytic Pfad, vom Trans-Golgi-Netz (TGN) im biosynthetic Pfad, und von phagosomes im phagocytic Pfad. Späte endosomes enthalten häufig viele Membran vesicles oder Membranenblättchen- und Protein-Eigenschaft von lysosomes, einschließlich der lysosomal Membran glycoproteins und Säure faulenzen hydro. Sie sind acidic (ungefähr pH 5.5), und sind ein Teil der Schwarzhandel-Reiseroute von mannose-6-phosphate Empfängern. Wie man denkt, vermitteln späte endosomes ein Endsatz, Ereignisse vor der Übergabe des Materials zu lysosomes zu sortieren.
• Lysosomes sind die letzte Abteilung des endocytic Pfads. Sie sind acidic (ungefähr pH 4. 8) und durch EM erscheinen gewöhnlich als großer vacuoles (1-2 µm im Durchmesser), dichtes Elektronmaterial enthaltend. Sie haben einen hohen Inhalt von lysosomal Membranenproteinen, und aktiver lysosomal faulenzt hydro, aber Empfänger Nr. mannose-6-phosphate. Sie werden allgemein als die hydrolytic Hauptabteilung der Zelle betrachtet. Hauptfunktion von Lysosomes ist an sich, Zellabfallprodukte, Fette, Kohlenhydrate, Proteine und andere Makromoleküle in einfache Zusammensetzungen zu brechen. Diese werden dann ins Zytoplasma als neue zellbauende Materialien zurückgegeben. Um die Aufgaben zu vollbringen, verwenden die lysosomes ungefähr 40 verschiedene Typen von hydrolytic Enzymen, von denen alle im endoplasmic reticulum verfertigt und im Golgi Apparat modifiziert werden.

Es wurde kürzlich gefunden, dass Eisosome als ein Portal von endocytosis in der Hefe dient.

Clathrin-vermittelter endocytosis

Der Hauptweg für endocytosis in den meisten Zellen und das am besten verstandene, sind, der durch das Molekül clathrin vermittelt hat. Dieses große Protein hilft bei der Bildung einer gekleideten Grube auf der inneren Oberfläche der Plasmamembran der Zelle. Diese Grube knospt dann in die Zelle, um einen gekleideten vesicle im Zytoplasma der Zelle zu bilden. Auf diese Weise bringt es in die Zelle nicht nur ein kleine Gebiet der Oberfläche der Zelle sondern auch eines kleinen Volumens von Flüssigkeit von der Außenseite der Zelle.

Mäntel fungieren, um die Spender-Membran zu deformieren, um einen vesicle zu erzeugen, und sie fungieren auch in der Auswahl an der vesicle Ladung. Mantel-Komplexe sind so weit gut charakterisiert worden einschließlich: Mantel-Protein-I (POLIZIST-I), POLIZIST-II und clathrin. Mäntel von Clathrin werden an zwei entscheidenden Transportschritten beteiligt: (i) Empfänger-vermittelter und flüssig-phasiger endocytosis von der Plasmamembran bis frühen endosome und (ii) Transport vom TGN bis endosomes. In endocytosis wird der Clathrin-Mantel auf dem cytoplasmic Gesicht der Plasmamembran gesammelt, Gruben dass invaginate bildend, um von (der Spaltung) zu drücken und freier CCVs zu werden. In kultivierten Zellen nimmt der Zusammenbau eines CCV ~ 1 Minute, und mehrere hundert zu eintausend oder mehr können sich jede Minute formen. Der Hauptschafott-Bestandteil des Clathrin-Mantels ist das 190 kD Protein genannt clathrin schwere Kette (CHC) und das 25 kD Protein genannt Clathrin-Licht-Kette (CLC), die dreibeinigen trimers, genannt triskelions bilden.

Vesicles konzentrieren auswählend und schließen bestimmte Proteine während der Bildung aus und sind die Membran als Ganzes nicht vertretend. AP2 Adapter sind multisubunit Komplexe, die diese Funktion an der Plasmamembran durchführen. Die am besten verstandenen Empfänger, die konzentriert in gekleidetem vesicles von Säugetierzellen gefunden werden, sind der LDL Empfänger (der LDL davon entfernt, Blut in Umlauf zu setzen), der transferrin Empfänger (bringt der Eisenionen, die durch transferrin in die Zelle gebunden sind), und bestimmte Hormonempfänger (wie das für EGF).

In irgendwelchem Moment werden ungefähr 25 % der Plasmamembran eines fibroblast aus gekleideten Gruben zusammengesetzt. Da eine gekleidete Grube ein Leben ungefähr einer Minute hat, bevor es in die Zelle knospt, nimmt ein fibroblast seine Oberfläche durch diesen Weg über so alle 16 Minuten auf. Angestrichene von der Plasmamembran gebildete vesicles haben ein Diameter von ungefähr 36 nm und einer in ein paar Sekunden gemessenen Lebenszeit. Sobald der Mantel, die restlichen Vesicle-Sicherungen mit endosomes verschüttet worden ist und unten der endocytic Pfad weitergeht. Das wirkliche Knospen - im Prozess, wodurch eine Grube zu einem vesicle umgewandelt wird, wird durch durch eine Reihe von cytoplasmic Proteinen geholfenen clathrin ausgeführt, der dynamin und Adapter wie adaptin einschließt.

Gekleidete Gruben und vesicles wurden zuerst in dünnen Abteilungen des Gewebes im Elektronmikroskop von Matt Lions und Parker George gesehen. Die Wichtigkeit von ihnen für die Abfertigung von LDL vom Blut wurde von R. G Anderson, Michael S. Brown und Joseph L. Goldstein 1976 entdeckt. Angestrichene vesicles wurden zuerst von Barbara Pearse gereinigt, die das Clathrin-Mantel-Molekül entdeckt hat.

Siehe auch

• Emperipolesis
• Exocytosis
• Phagocytosis
• Aktiver Transport
• Pinocytosis
• Empfänger-vermittelter endocytosis

Links

• Eine umfassende Rezension von endocytosis und endocytic Mechanismen durch Doherty und McMahon
• Endocytosis an biologyreference.com
• Endocytosis - endocytic Mechanismen an endocytosis.org forschend
• Clathrin-vermittelter endocytosis ASCB Image & Video Library
• Typen von Endocytosis (Zeichentrickfilm)