Endossomo - Endosome

compartimentos da via endocítica
Micrografia eletrônica de endossomos em células HeLa humanas . Endossomos iniciais (E - rotulados para EGFR, 5 minutos após a internalização e transferrina), endossomos tardios / MVBs (M) e lisossomas (L) são visíveis. Bar, 500 nm.

Os endossomos são uma coleção de organelas de classificação intracelular em células eucarióticas . Eles fazem parte da via de transporte da membrana endocítica originada da rede trans Golgi . Moléculas ou ligantes internalizados da membrana plasmática podem seguir esse caminho até os lisossomos para degradação ou podem ser reciclados de volta para a membrana celular no ciclo endocítico . As moléculas também são transportadas para os endossomos da rede trans Golgi e continuam a lisossomos ou reciclam de volta para o aparelho de Golgi .

Os endossomos podem ser classificados como precoces, classificatórios ou tardios, dependendo de seu estágio pós-internalização. Os endossomos representam um compartimento de classificação principal do sistema de endomembrana nas células.

Função

Os endossomos fornecem um ambiente para o material ser classificado antes de atingir o lisossoma degradativo. Por exemplo, a lipoproteína de baixa densidade (LDL) é levada para a célula ligando-se ao receptor de LDL na superfície da célula. Ao atingir os endossomos iniciais, o LDL se dissocia do receptor, e o receptor pode ser reciclado para a superfície da célula. O LDL permanece no endossomo e é entregue aos lisossomos para processamento. O LDL se dissocia por causa do ambiente levemente acidificado do endossomo inicial, gerado por uma bomba de prótons da membrana vacuolar V-ATPase . Por outro lado, o EGF e o receptor de EGF têm uma ligação resistente ao pH que persiste até ser entregue aos lisossomas para sua degradação. O receptor manose 6-fosfato carrega ligantes do Golgi destinados ao lisossoma por um mecanismo semelhante.

Tipos

Existem três tipos diferentes de endossomos: endossomos iniciais , endossomos tardios e endossomos recicláveis . Eles se distinguem pelo tempo que leva para o material endocitosado chegar até eles e por marcadores como rabs . Eles também têm morfologia diferente. Depois que as vesículas endocíticas não são revestidas, elas se fundem com os endossomos iniciais. Os endossomos iniciais, então, amadurecem em endossomos tardios antes de se fundirem com os lisossomos.

Os endossomos iniciais amadurecem de várias maneiras para formar endossomos tardios. Eles se tornam cada vez mais ácidos, principalmente por meio da atividade da V-ATPase. Muitas moléculas que são recicladas são removidas por concentração nas regiões tubulares dos endossomos iniciais. A perda desses túbulos para as vias de reciclagem significa que os endossomos tardios geralmente carecem de túbulos. Eles também aumentam de tamanho devido à fusão homotípica de endossomos iniciais em vesículas maiores. As moléculas também são classificadas em vesículas menores que brotam da membrana do perímetro para o lúmen do endossomo, formando vesículas intraluminais (ILVs); isso leva à aparência multivesicular de endossomos tardios e, portanto, eles também são conhecidos como endossomos multivesiculares ou corpos multivesiculares (MVBs). A remoção de moléculas de reciclagem, como receptores de transferrina e receptores de manose 6-fosfato, continua durante esse período, provavelmente por meio do brotamento de vesículas dos endossomos. Finalmente, os endossomos perdem RAB5A e adquirem RAB7A , tornando-os competentes para fusão com lisossomos.

Foi demonstrado que a fusão de endossomos tardios com lisossomos resulta na formação de um compartimento 'híbrido', com características intermediárias dos dois compartimentos de origem. Por exemplo, os lisossomos são mais densos do que os endossomos tardios e os híbridos têm uma densidade intermediária. Os lisossomos se reformam por recondensação à sua densidade normal superior. No entanto, antes que isso aconteça, mais endossomos tardios podem se fundir com o híbrido.

Algum material é reciclado para a membrana plasmática diretamente dos endossomos iniciais, mas a maioria trafega por meio de endossomos de reciclagem.

  • Os endossomos iniciais consistem em uma rede tubular-vesicular dinâmica (vesículas de até 1 µm de diâmetro com túbulos conectados de aproximadamente 50 nm de diâmetro). Os marcadores incluem RAB5A e RAB4, Transferrina e seu receptor e EEA1 .
  • Os endossomos tardios , também conhecidos como MVBs, são principalmente esféricos, não têm túbulos e contêm muitas vesículas intraluminais compactadas. Os marcadores incluem RAB7, RAB9 e receptores de manose 6-fosfato.
  • Os endossomos de reciclagem estão concentrados no centro de organização dos microtúbulos e consistem em uma rede principalmente tubular. Marcador; RAB11.

Existem mais subtipos em células especializadas, como células polarizadas e macrófagos .

Fagossomos , macropinossomos e autofagossomos amadurecem de maneira semelhante aos endossomos e podem requerer fusão com endossomos normais para sua maturação. Alguns patógenos intracelulares subvertem esse processo, por exemplo, impedindo a aquisição de RAB7.

Endossomos tardios / MVBs são algumas vezes chamados de vesículas transportadoras endocíticas , mas esse termo foi usado para descrever vesículas que brotam de endossomos iniciais e se fundem com endossomos tardios. No entanto, várias observações (descritas acima) demonstraram agora que é mais provável que o transporte entre esses dois compartimentos ocorra por um processo de maturação, ao invés do transporte de vesículas.

Outra característica única de identificação que difere entre as várias classes de endossomos é a composição lipídica em suas membranas. Os fosfatos de fosfatidil inositol (PIPs), uma das moléculas mais importantes de sinalização de lipídios , diferem à medida que os endossomos amadurecem cedo para tarde. PI (4,5) P 2 está presente nas membranas plasmáticas , PI (3) P nos endossomos iniciais, PI (3,5) P 2 nos endossomos tardios e PI (4) P na rede trans Golgi . Esses lipídios na superfície dos endossomos auxiliam no recrutamento específico de proteínas do citosol, conferindo-lhes uma identidade. A inter-conversão desses lipídios é resultado da ação conjunta de fosfoinositídeo quinases e fosfatases que estão estrategicamente localizadas

Caminhos

via endocítica de células animais
Diagrama das vias que cruzam os endossomos na via endocítica das células animais. São mostrados exemplos de moléculas que seguem algumas das vias, incluindo receptores para EGF, transferrina e hidrolases lisossomais. Reciclagem de endossomos e compartimentos e vias encontrados em células mais especializadas não são mostrados.

Existem três compartimentos principais que possuem vias que se conectam com os endossomos. Existem mais vias em células especializadas, como melanócitos e células polarizadas. Por exemplo, em células epiteliais , um processo especial chamado transcitose permite que alguns materiais entrem em um lado da célula e saiam pelo lado oposto. Além disso, em algumas circunstâncias, os endossomos tardios / MVBs se fundem com a membrana plasmática em vez de com os lisossomas, liberando as vesículas lumenais, agora chamadas de exossomos , para o meio extracelular.

Não há consenso quanto à natureza exata dessas rotas, e a rota sequencial tomada por qualquer carga em qualquer situação tenderá a ser uma questão de debate.

Golgi para / de endossomos

As vesículas passam entre o Golgi e os endossomos em ambas as direções. Os adaptadores de vesículas revestidas de clatrina GGAs e AP-1 fazem vesículas no Golgi que carregam moléculas para os endossomos. Na direção oposta, o retrômero gera vesículas nos endossomos iniciais que carregam as moléculas de volta para o Golgi. Alguns estudos descrevem uma via de tráfego retrógrada dos endossomos tardios para o Golgi que é mediada por Rab9 e TIP47 , mas outros estudos contestam esses achados. As moléculas que seguem essas vias incluem os receptores de manose-6-fosfato que carregam as hidrolases lisossomais para a via endocítica. As hidrolases são liberadas no ambiente ácido dos endossomos, e o receptor é recuperado para o Golgi por retrômero e Rab9.

Membrana plasmática de / para endossomos iniciais (via reciclagem de endossomos)

As moléculas são distribuídas da membrana plasmática para os endossomos iniciais nas vesículas endocíticas . As moléculas podem ser internalizadas por meio de endocitose mediada por receptor em vesículas revestidas de clatrina . Outros tipos de vesículas também se formam na membrana plasmática por essa via, incluindo aquelas que utilizam caveolina . As vesículas também transportam moléculas diretamente de volta à membrana plasmática, mas muitas moléculas são transportadas em vesículas que primeiro se fundem com os endossomos de reciclagem. As moléculas que seguem essa via de reciclagem estão concentradas nos túbulos dos endossomos iniciais. As moléculas que seguem essas vias incluem os receptores de LDL , fator de crescimento epidérmico (EGF) e a proteína transportadora de ferro transferrina. A internalização desses receptores da membrana plasmática ocorre por endocitose mediada por receptor. O LDL é liberado nos endossomos por causa do pH mais baixo, e o receptor é reciclado para a superfície da célula. O colesterol é transportado no sangue principalmente pelo (LDL), e o transporte pelo receptor de LDL é o principal mecanismo pelo qual o colesterol é absorvido pelas células. Os EGFRs são ativados quando o EGF se liga. Os receptores ativados estimulam sua própria internalização e degradação nos lisossomos. O EGF permanece ligado ao receptor do EGF (EGFR) uma vez que é endocitado pelos endossomos. Os EGFRs ativados estimulam sua própria ubiquitinação, e isso os direciona para as vesículas luminais (veja abaixo) e, portanto, não são reciclados para a membrana plasmática. Isso remove a porção de sinalização da proteína do citosol e, assim, evita a estimulação contínua do crescimento - em células não estimuladas com EGF, os EGFRs não têm EGF ligado a eles e, portanto, reciclam se atingirem os endossomos. A transferrina também permanece associada ao seu receptor, mas, no endossomo ácido, o ferro é liberado da transferrina e, em seguida, a transferrina livre de ferro (ainda ligada ao receptor da transferrina) retorna do endossomo inicial para a superfície da célula, tanto diretamente como através da reciclagem de endossomos.

Endossomos tardios para lisossomos

O transporte dos endossomos tardios para os lisossomas é, em essência, unidirecional, uma vez que um endossomo tardio é "consumido" no processo de fusão com um lisossoma. Conseqüentemente, as moléculas solúveis no lúmen dos endossomos tenderão a terminar nos lisossomas, a menos que sejam recuperadas de alguma forma. As proteínas transmembrana podem ser entregues à membrana do perímetro ou ao lúmen dos lisossomas. As proteínas transmembrana destinadas ao lúmen do lisossoma são classificadas nas vesículas que brotam da membrana do perímetro em endossomos, um processo que começa nos endossomos iniciais. Quando o endossomo amadurece em um endossomo tardio / MVB e se funde com um lisossoma, as vesículas no lúmen são distribuídas para o lúmen do lisossoma. As proteínas são marcadas para esta via pela adição de ubiquitina . Os complexos de classificação endossômica necessários para o transporte (ESCRTs) reconhecem essa ubiquitina e classificam a proteína nas vesículas luminais em formação. As moléculas que seguem essas vias incluem LDL e as hidrolases lisossomais entregues por receptores de manose-6-fosfato. Essas moléculas solúveis permanecem nos endossomos e, portanto, são entregues aos lisossomas. Além disso, os EGFRs transmembrana, ligados ao EGF, são marcados com ubiquitina e, portanto, são classificados em vesículas luminais pelos ESCRTs.

Veja também

Referências

links externos