Apunts Biocel Definits 2023-2024 (Clàudia Esteve) PDF

11. ENDOCITOSIS ENDOCITOSIS I HOMEÒSTASI DE MEMBRANES L’endocitosi és un procés pel qual hi ha una captació de nutrients, macromolècules, partícules, membrana i fins i tot altres cèl·lules per part d’una cèl·lula (eucariotes). Hi ha d’haver equilibri entre exocitosi i endocitosi (reciclatge de membr...

11. ENDOCITOSIS ENDOCITOSIS I HOMEÒSTASI DE MEMBRANES L’endocitosi és un procés pel qual hi ha una captació de nutrients, macromolècules, partícules, membrana i fins i tot altres cèl·lules per part d’una cèl·lula (eucariotes). Hi ha d’haver equilibri entre exocitosi i endocitosi (reciclatge de membranes). TIPUS D’ENDOCITOSI (no és l’única manera d’entrar a la cèl·lula, proteïnes canal) Fagocitosi: molt específica i només es dona a cèl·lules molt especialitzades. Macropinocitosi: inespecífica. Es dona a totes les cèl·lules. Pinocitosi: permet l’entrada de petites molècules a la cèl·lula. Endocitosi mediada per receptor: internalitza molècules específiques quan s’uneixen al seu receptor. Es dona totes les cèl·lules. FAGOCITOSI: ingestió de partícules grans a través de vesícules de més de 250nm de diàmetre. A cèl·lules especialitzades (macròfags, cèl·lules dendrítiques...) Protozous: funció de nutrició. Metazous:  Defensa  Eliminació de cèl·lules velles o trossos de cèl·lula Via fagocítica 1. Reconeixment de la partícula pels receptors de membrana (anticossos a la superfície del patogen a fagocitar): via regulada = reconegut per receptors (regió Fc dels anticossos) - Fosfatinositol PI(3,4,5)P3 marca que s’ha de fagocitar una cosa gran 2. Formació de pseudòpodes a la superfície a la membrana plasmàtica (citoesquelet d’actina): acabaran recobrint el patogen i formant la vesícula 3. Internalització de la partícula i formació del fagosoma 4. Fusió amb els lisosomes (fagolisosoma) : degradació de la partícula 35 Hi ha patògens que eviten la degradació per via fagocítica: - Mycobacterium tuberculosis (tuberculosi) inhibeix la fusió fagosoma-lisosoma. - Coxiella burnetti (febre Q) resisteix l’ambient del fagolisosoma. - Listeria monocytogenes (meningitis) hidrolitza la membrana lisosomal i passa alcitosol. MACROPINOCITOSI 1. Activació de la cèl·lula per senyals específics (p.ex. dejuni) 2. Reorganització del citoesquelet cortical d’actina (cortical: just per sota la membrana) 3. Formació d’extensions de membrana (ruffles) regulats/organitzats pel citoesquelet cortical d’actina. 4. Col·lapse de l’extensió, atrapant inespecíficament fluid extracel·lular i les macromolècules que en ell s’hi trobin (podrien agafar patogen) ENDOCITOSI MEDIADA PER RECEPTOR Endocitosi depenent de clatrina (polipèptid en forma triskelion, 3 cadenes lleugeres i 3 pesants) 1. Unió lligand-receptor 2. Proteïnes adaptadores (adaptines) AP-2 s’uneixen al receptor (detecten canvis per la unió) - Fosfatinositols PI(4,5)P2 a la membrana (juntament amb els receptors indiquen que és lloc d’internalització) 3. AP-2 permeten unió de clatrines (diversos receptors = diverses clatrines) i altres molècules - Domini BAR: dona forma corba a la membrana per poder formar la vesícula (s’uneixen a mida que es forma la vesícula de clatrina) 4. Dinamines estrenyen el coll de la vesícula fins a separar-la de la membrana plasmàtica 36 5. Clatrina es desprèn de la vesícula per ser reciclada i la vesícula queda lliure Com podem observar les vesícules de clatrina? Tècnica de criofractura (deep-etch): congelem mostra i trenquem el gel, mirem el que tenim amb microscòpia electrònica. Endocitosi dependent de caveolina Les vesícules formades es caracteritzen per: - Via endocítica independent de la clatrina - Proteïna estructural: caveolina (també tenen cavina) o Caveolina-1 (múscul), també tenim la 2 i la 3 (es pot seguir funcionant si en falta alguna) - Petites (50-80 nm) - No tenen coberta clara al microscopi - Nivells alts de colesterol, esfingolípids i proteïnes ancorades a GPI (tipus de raft lipídic) - Participa en processos de transcitosi (cèl·lules polaritzades) ENDOSOMES (sigui quin sigui el mecanisme d’endocitosi, el contingut va a parar als early endosomes) Formació: fusió de vesícules buides -> per transport Tipus d’endosomes - Early endosomes: - sota la membrana plasmàtica - ràpida arribada de les vesícules (1min) - principal estació de sorting de les molècules que entren (de sortida, TGN) - canvi de pH dissocia receptors dels lligams - predominen extensions de membrana - Marcadors: Rab-5 - Late Endosomes & Multi Vesicular Bodies: - Al costat de AG i el nucli 37 - Arribada al cap de 5-15 min Compartiment mig entre early endosome i lisosomes Marcador: Rab-7 Endosomes de reciclatge (RRC): - Subcompartiment del compartiment endocític - Compartiment vesiculotubular - Funcions diverses • Contenidor de receptors de la MP • Magatzem intracel·lular de receptors - Marcadors: Rab-11 - Difícils d’identificar, necessitem marcadors Maduració dels endosomes 1. Formació endosoma primerenc per unió de vesícules 2. pH interior es va acidificant gràcies a les bombes de protons (ATPasa) i el EE avança cap a LE (+ àcids) 3. Fusió amb lisosomes per formar endolisosomes - en qualsevol moment es poden unir vesícules de AG amb proteïnes específiques vesícules dels EE també poden anar cap als endosomes de reciclatge (tornen a la membrana plasmàtica hi ha un canvi en la composició proteica a mida que madura l’endosoma Segons la proteïna Rab que tenen tindran una funció o una altra Hipòtesis del moviment de les molècules de EE a LE -> progressa i madura (moviment amb microtúbuls) 1. Evolució dels endosomes -> EE van desplaçant-se cap a l’interior de la cèl·lula i passen a ser LE, es converteixen en endolisosomes en fusionar-se amb lisosomes (pH=4) 38 2. EE i LE són compartiments separats -> transport de trossos del EE cap al LE a través de microtúbuls (=/ composició proteica) El compartiment endocític i els lisosomes: - Vies de nutrició i degradació - Plataformes de senyalització de la cèl·lula (apoptosi, GTPases...) Associació dels endosomes al RE -> canvi de fosfolípids i maduració ràpida, partició de vesícules (1 -> 2) DIFERENTS DESTINACIONS D’UN RECEPTOR INTERNALITZATS 1. Al mateix domini de la membrana: reciclatge (p.ex. transportadors de glucosa) -> els transportadors s’internalitzen quan ja ha entrat la glucosa en endosomes de reciclatge especialitzats. 2. Via endosomes de reciclatge a un domini diferent de la membrana: transcitosi -> transport de molècules de la membrana basal a l’apical (sempre en cèl·lules polaritzades). Llacrimal: IgA fan transcitosi per arribar-hi gràcies a que el seu dímer es pot unir als receptors de la cèl·lula. 3. Degradació dels receptors 39 EXEMPLES D’ENDOCITOSI MEDIADA PER RECEPTOR 1. Endocitosi del colesterol (reciclatge de receptor) Nobel: Brown i Goldstein investiguen mecanisme d’entrada de colesterol (per entendre hipercolesterolèmia familiar). Sistema de regulació de captació del colesterol: 1. Nivell baix de colesterol: proteasa trenca part citosòlica de SREBP 2. SREBP actua com a factor de transcripció, induint la síntesi de receptors de LDL i enzims. 3. Receptors de LDL s’uneixen a la membrana. 4. Unió de LDL amb colesterol als receptors i formació de vesícules. 5. Vesícula es fusiona amb EE i quan el pH arriba a 5, es separen LDL del receptor 6. Als lisosomes es degraden els LDL i el colesterol queda lliure Hipercolesterolèmia familiar (Goldstein i Brown): Mutació puntual en la cua del receptor LDL (regió citoplasmàtica, cua més curta (- de 50 aas) -> adaptines no reconeixen i no es forma vesícula - Acumulació de colesterol en sang (arteriosclerosi) 2. Endocitosi de transferrina (reciclatge de lligand i receptor) L’endocitosi de transferrina es dona per: 1. Un dímer de ferro-transferrina s’uneix al receptor de transferrina (TfR). 2. Interacció́ de la cua del TfR amb les proteïnes adaptadores, i formació́ del sot declatrina. 40 3. Un cop formada la vesícula, s’allibera de la clatrina . 4. La vesícula viatja als endosomes tardans, on el pH àcid fa alliberar el Fe3+. 5. El TfR i l’apotransferrina són reciclats a la superfície de la cèl·lula. 6. L’apotransferrina es dissocia del TfR a pH neutre. 3. Endocitosi del receptor d’EGF -> proliferació cel·lular (mutació pot ser oncogènica) 1. Acivació del receptor d’EGF: unió de 2 receptors, un dels quals es fosforila gràcies a la seva activitat quinasa 2. Internalització-> marcatge amb ubiqüitina per saber que s’ha d’internalitzar en vesícules intraluminals 3. Fusió amb LE i formació de vesícula intraluminal (cos multivesicular) per deixar de senyalitzar proliferació (senyalitza mentre estigui en contacte amb el citosol) 4. Degradació del receptor i la molècula al lisosoma. 41