RECEPTOR-GEMEDIEERDE ENDOCYTOSE: PROCES EN FUNCTIES - BIOLOGIE - 2026

De receptor - gemedieerde endocytose is een cellulair fenomeen dat gereguleerde specifieke moleculen binnen de celinvoer omvat. Het in te nemen materiaal wordt geleidelijk omgeven door een klein deel van het plasmamembraan totdat de hele substantie is bedekt. Vervolgens wordt dit blaasje losgemaakt in het celinterieur.

De receptoren die aan dit proces deelnemen, bevinden zich op het celoppervlak in gebieden die "met clathrine bedekte depressies" worden genoemd.

Bron: Alejandro Porto

Dit type endocytose geeft de cel een mechanisme om onderscheid te maken tussen de stoffen die binnenkomen. Bovendien verhoogt het de efficiëntie van het proces in vergelijking met niet-discriminerende endocytose.

Het tegenovergestelde concept van endocytose is exocytose, en omvat de afgifte van moleculen aan de externe omgeving van cellen.

Wat is endocytose?

Eukaryote cellen hebben het vermogen om moleculen uit de extracellulaire omgeving te vangen en ze binnenin op te nemen via een proces dat endocytose wordt genoemd. De term wordt toegeschreven aan onderzoeker Christian deDuve. Het werd in 1963 voorgesteld en omvatte de opname van een breed scala aan moleculen.

Het fenomeen doet zich als volgt voor: het in te voeren molecuul of materiaal wordt omgeven door een deel van het cytoplasmatische membraan dat vervolgens wordt geïnvagineerd. Er wordt dus een blaasje gevormd dat het molecuul bevat.

Classificatie

Afhankelijk van het type materiaal dat binnenkomt, wordt het endocytoseproces ingedeeld in fagocytose en pinocytose.

De eerste, fagocytose, bestaat uit het opnemen van vaste deeltjes. Dit omvat grote deeltjes zoals bacteriën, andere intacte cellen of puin van andere cellen. Daarentegen wordt de term pinocytose gebruikt om de opname van vloeistoffen te beschrijven.

Wat is receptorgemedieerde endocytose?

Receptor-gemedieerde endocytose is een cellulair fenomeen dat wordt gekenmerkt doordat moleculen op een selectieve en gecontroleerde manier de cel binnenkomen. De moleculen die moeten worden ingevoerd, zijn specifiek.

Zoals de naam van het proces aangeeft, wordt het in te voeren molecuul herkend door een reeks receptoren op het oppervlak van de cel. Deze receptoren worden echter niet willekeurig over het membraan gevonden. De fysieke locatie is daarentegen zeer specifiek in gebieden die "met clathrine omzoomde depressies" worden genoemd.

De depressies vormen een invaginatie van het membraan, wat leidt tot de vorming van met clathrine beklede blaasjes die de receptoren en hun respectieve gebonden macromoleculen bevatten. Het macromolecuul dat aan de receptor bindt, wordt een ligand genoemd.

Na de vorming van de kleine clathrineblaasjes versmelten de laatste met structuren die vroege endosomen worden genoemd. In deze stap wordt de inhoud van het inwendige van het clathrineblaasje verdeeld over verschillende regio's. Een daarvan is lysosomen, of ze kunnen worden gerecycled in het plasmamembraan.

Kenmerken

De traditionele pinocytose- en fagocytoseprocessen zijn van het niet-discriminerende type. Dat wil zeggen, de blaasjes vangen elk molecuul - vast of vloeibaar - dat zich in de extracellulaire ruimte bevindt en worden naar de cel getransporteerd.

Receptor-gemedieerde endocytose geeft de cel een zeer selectief mechanisme dat het mogelijk maakt om onderscheid te maken en de efficiëntie van internalisatie van deeltjes in de celomgeving te verhogen.

Zoals we later zullen zien, maakt het proces het mogelijk zeer belangrijke moleculen op te nemen, zoals cholesterol, vitamine B12 en ijzer. Deze laatste twee moleculen worden gebruikt voor de synthese van hemoglobine en andere moleculen.

Helaas wordt de aanwezigheid van receptoren die endocytose mediëren door een reeks virale deeltjes gebruikt om de cel binnen te dringen - bijvoorbeeld het griepvirus en hiv.

Werkwijze

Om te begrijpen hoe het receptorgemedieerde endocytoseproces plaatsvindt, is de opname van cholesterol door zoogdiercellen gebruikt.

Cholesterol is een lipide-achtig molecuul met meerdere functies, zoals het veranderen van de vloeibaarheid in celmembranen en als een voorloper van steroïde hormonen die verband houden met de seksuele functie van organismen.

Receptor-gemedieerd endocytosemodel: cholesterol bij zoogdieren

Cholesterol is een zeer onoplosbaar molecuul in water. Om deze reden vindt het transport plaats in de bloedbaan in de vorm van lipoproteïnedeeltjes. Een van de meest voorkomende vinden we lipoproteïne met lage dichtheid, gewoonlijk afgekort als LDL - acroniek van het acroniem in het Engels lipoproteïne met lage dichtheid.

Dankzij studies die in het laboratorium zijn uitgevoerd, was het mogelijk om te concluderen dat het binnendringen van het LDL-molecuul in de cel plaatsvindt door binding aan een specifieke receptor op het celoppervlak in met clathrine beklede depressies.

Het inwendige van endosomen met LDL is zuur, wat de dissociatie van het LDL-molecuul en zijn receptor mogelijk maakt.

Na te zijn gescheiden, wordt de bestemming van de receptoren gerecycled in het plasmamembraan, terwijl het LDL zijn transport nu voortzet in de lysosomen. Binnenin wordt LDL gehydrolyseerd door specifieke enzymen, waardoor cholestarol ontstaat.

Ten slotte komt cholesterol vrij en kan de cel het opnemen en gebruiken voor verschillende taken waar het nodig is, zoals membranen.

Wat gebeurt er als het systeem uitvalt?

Er is een erfelijke aandoening die familiaire hypercholesterolemie wordt genoemd. Een van de symptomen van deze pathologie is een hoog cholesterolgehalte. Deze aandoening komt voort uit het onvermogen om het LDL-molecuul uit extracellulaire vloeistoffen in cellen te introduceren. Patiënten vertonen kleine mutaties in de receptoren.

Na de ontdekking van de ziekte was het mogelijk om vast te stellen dat er in gezonde cellen een receptor was die verantwoordelijk was voor het binnendringen van LDL, dat zich ophoopt in specifieke cellulaire depressies.

In sommige gevallen waren patiënten in staat LDL te herkennen, maar de receptoren werden niet gevonden in beklede depressies. Dit feit leidde tot de erkenning van het belang van beklede depressies in het endocytoseproces.

Clathrine-onafhankelijke endocytose

Cellen hebben ook routes waardoor endocytose kan worden uitgevoerd zonder de betrokkenheid van clathrine. Onder deze routes vallen moleculen op die zijn gebonden aan membranen en vloeistoffen die kunnen worden geïndocytiseerd ondanks de afwezigheid van clathrine.

Moleculen die op deze manier binnendringen, penetreren met behulp van kleine invaginaties, caveolae genaamd, die zich in het plasmamembraan bevinden.

Referenties

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Essentiële celbiologie. Garland Science.
2. Cooper, GM en Hausman, RE (2007). De cel: een moleculaire benadering. Washington, DC, Sunderland, MA.
3. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Uitnodiging voor biologie. Macmillan.
4. Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M., en Anderson, M. (2004). Dierlijke fysiologie. Sinauer Associates.
5. Karp, G. (2009). Cel- en moleculaire biologie: concepten en experimenten. John Wiley & Sons.
6. Kierszenbaum, AL (2012). Histologie en celbiologie. Elsevier Brazilië.
7. Koolman, J., en Röhm, KH (2005). Biochemie: tekst en atlas. Panamerican Medical Ed.
8. Lodish, H., Berk, A., Darnell, JE, Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP,… & Matsudaira, P. (2008). Moleculaire celbiologie. Macmillan.
9. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biochemie. Panamerican Medical Ed.