Biologia cel·lular Laura Piñero Tema 11.pdf

TEMA 11. ENDOCITOSI 11.1 ENDOCITOSI I HOMEÒSTASI DE MEMBRANES L’endocitosi és el procés pel qual hi ha captació de nutrients, macromolècules, partícules, membrana i fins i tot altres cèl·lules per part d’una cèl·lula. És l’entrada de material per vesícules, i s’hi inclou tot el camí que segueixen a...

TEMA 11. ENDOCITOSI 11.1 ENDOCITOSI I HOMEÒSTASI DE MEMBRANES L’endocitosi és el procés pel qual hi ha captació de nutrients, macromolècules, partícules, membrana i fins i tot altres cèl·lules per part d’una cèl·lula. És l’entrada de material per vesícules, i s’hi inclou tot el camí que segueixen aquestes un cop a la cèl·lula. L’endocitosi només es dona en eucariotes. El reciclatge de membranes és fonamental per la cèl·lula, hi ha d’haver un equilibri entre l’exocitosi i l’endocitosi. La via endocítica recicla la membrana. Exemples: Observem petites invaginacions en aquestes cèl·lules. Li van posar ferritina per veure si l’interioritzava, per observar la via endocítica. 125 La fagocitosi també és una forma d’endocitosi. 11.2 TIPUS D’ENDOCITOSI - Fagocitosi: És molt específica i només es dona en cèl·lules especialitzades. A més, és induïda. Hi ha d’haver un bacteri o algun senyal perquè es doni. - Pinocitosi: Permet l’entrada de petites molècules a la cèl·lula. N’hi ha varis tipus: - Macropinocitosi: és inespecífica i es dona a totes les cèl·lules. Està regulat pel citoesquelet d’actina. - Endocitosi mediada per receptor: Mediada per clatrina, per caveolina o per clactrina i caveolina. S’internalitza molècules específiqeus quan s’uneix al seu receptor. Es dona a totes les cèl·lules. 126 11.2.1 FAGOCITOSI Ho fan les eucariotes. En protozous, per exemple, té funció de nutrició. Utilitzarà els components del bacteri per a formar les seves estructures. En metazous, la fagocitosi pot tenir funció de: a) Defensa. b) Eliminació de cèl·lules velles. En la necrosi o apoptosi es moren cèl·lules, i cal netejar-ne les restes. c) Només ho fan cèl·lules especialitzades, com hem dit: macròfags, cèl·lules concretes del teixit... Via fagocítica: 1. Reconeixement de la partícula pels receptors de membrana. Allà on s’activen els receptors el citoesquelet d’actina ha de fagocitar. 2. Formació de pseudòpodes a la membrana plasmàtica, mediats pel citoesquelet d’actina. 3. Internalització de la partícula i formació del fagosoma. 4. Fusió amb els lisosomes per degradar la partícula. S’utilitzarà per a formar les estructures de la cèl·lula. 127 Hi ha patògens que evadeixen la degradació de la via fagocítica: - Mycobacterium tuberculosis (tuberculosi) inhibeix la fusió fagosoma-lisosoma. - Coxiella burnetti (febre Q) resisteix l’ambient del fagolisosoma. - Listeria monocytogenes (meningitis) hidrolitza/trenca la membrana lisosomal i passa al citosol. 11.2.2 MACROPINOCITOSI Pinocitosi: beure: manera d’agafar molt líquid alhora. 1. Activació de la cèl·lula per senyals específics. 2. Reorganització del citoesquelet cortical d’actina. 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. (Cal un senyal específic, però agafen substàncies de manera inespecífica). 5. Es forma un macropinosoma. 11.2.3 ENDOCITOSI MEDIADA PER RECEPTOR. Agafa molècules específiques. 128 Endocitosi depenent de clatrina Van observar sots amb condensacions electrodenses de proteïna anomenada clatrina. Una de les tècniques que s’utilitzen és el deep etch Congelen la mostra, i es dona un cop o estiren com depilació i es desenganxa/trenca. Criofractura. Llavors s’observa amb microscopi electrònic de rastreig. Van trencar la membrana cel·lular i van observar la cèl·lula “des de dalt”. I van veure això: És clatrina. La unitat que la clatrina forma per a constituir vesícules, és el triskelion, composat per 2 proteïnes. 129 Hi ha un receptor que, quan li arriba la molècula específica, crida proteïnes adaptadores. Aquestes, un cop actives, atrauen els triskelions de clatrina. Així s’acaba formant una vesícula amb el cargo receptor, les molècules cargo, i la bastida de clatrina. Un cop feta la vesícula, la coberta de clatrina es desenganxa i serà reutilitzada. (Vesícules cobertes de clatrina es veuen com fotos anteriors). Cada compartiment té proteïnes adaptadores específiques per a poder formar vesícules. Els lípids de les vesícules van canviant segons la situació. I és que són molt importants per a la senyalització; marquen el pas pel que passen. 130 Tot plegat és molt més complex! Quan el receptor està activat, a més hi ha d’haver el fosfoinositol per acabar de controlar l’endocitosi (cal que aquest s’activi també), i després se li uneix la AP2... La clatrina per si sola no és capaç de portar cap endins la membrana per a l’endocitosi. Per això, hi ha proteïnes amb domini BAR que s’uneixen a la membrana i, com que aquestes tenen una forma curvada, la membrana adopta també aquesta forma. Per a trencar l’enllaç entre la membrana i la vesícula cal energia, no és un procés trivial. La dinamina (dynamin helix) és la proteïna que trenca la unió de la vesícula amb la membrana. Pinocitosi mediada per caveolina Les caveoles es caracteritzen per: a) És una via endocítica independent de clatrina. b) Són petites invaginacions de la membrana plasmàtica de 50-80 nm. c) Presenten nivells alts de colesterol, esfingolípids i proteïnes lligades a GPI/glicofosfatilinositols (són un tipus de raft lipídic). 131 d) La principal proteïna estructural és la caveolina. e) En cèl·lules endotelials participa en processos de transcitosi. Clatrina caveolina La membrana es dobla per la caveolina, es trenca gràcies a les dinamines, i són necessaris receptors inclosos en les caveoles per a formar vesícules. 11.3 VIA ENDOCÍTICA I MADURACIÓ DELS ENDOSOMES Early endosomes. ES dona un reciclatge directe de les vesícules, en què van dels endosomes i després surten vesícules cap a la membrana plasmàtica. I el reciclatge més lent és quan la vesícula passa del early al recycling endosome i després cap a la mb plasmàtica. En la via endocítica també poden anar madurant. Es formen multivesicular bodies, en què hi ha vesiculetes dins l’endosoma, que esdevé un multivesicular body. Són el pas previ als lisosomes. 132 Els receptors tenen la cua citoplasmàtica cap endins per a donar el senyal. Si un receptor estava actiu, quan es formi un endosoma, el receptor seguirà donant senyals al citosol. Per a callar-los es posen dins els multivesicular bodies. També es poden formar exosomes, vesícula que secreta la cèl per enviar senyals a altres cèls. Conforme avancem en la via endocítica, el pH es fa més àcid. Atès que hi ha bombes de protons que van introduint-hi H+. 11.4 MADURACIÓ DELS ENDOSOMES – RAB PROTEINS Hi ha moltes proteïnes de la família Rab i cadascuna està unida a una vesícula, de manera que senyalitzen la seva identitat. Conforme avancen en la via endocítica, canvien de Rab. Són proteïnes capaces d’activar proteïnes que transporten les vesícules. Segons la rab que tingui unida, es comportarà d’una manera o una altra i tindrà un destí diferent. (early endosome rab 5, late endosome rab 7) El 2013 es van marcar cèl·lules amb Rab 5 i rab7 i van seguir una vesícula en la cèl·lula. El senyal de rab 5 va anar desapareixent i després va substituir-la per Rab7. D’endosoma primerenc a endosoma tardà. Es va poder observar una transició entre ambdós. 133 Els endosomes estan units gairebé sempre al RE (participa en la maduració). Així, els endosomes maduren. El RE és capaç d’escanyar vesícules o mitocondris per a dividir-les. 11.5 DIFERENTS DESTINACIONS D’UN RECEPTOR INTERNALITZAT Un receptor pot anar: Al mateix domini de la membrana plasmàtica (reciclatge). a) Via endosomes de reciclatge, a un domini diferent de la membrana plasmàtica (transcitosi). Pot canviar de localització. A vegades, el receptor passa de la membrana apical a la basal. Té algun lligand per portar. b) Receptors que no es reciclen marxen cap a la degradació. 134 Exemple: receptors de insulina per deixar passar la glucosa a la cèl·lula es troben en un compartiment de reciclatge, en un endosoma, per tal que no introdueixin constantment glucosa a la cèl·lula. Només van cap a la membrana quan facin falta (quan es rebi un senyal). Transcitosi Exemple: En la zona basolateral hi ha receptors de IgA que s’uneixen al IgA, passen a la zona apical, i aquesta fa que se secretin llàgrimes, mucosa... Secreció en cèl·lules epitelials: secreció directe (vesícula directe a apical o basal) o indirecte (primer a vasolateral). Es passa d’un domini de membrana a un altre. 135 11.6 EXEMPLES ENDOCITOSI MEDIADA PER RECEPTOR 1. Captació de colesterol via LDL -> reciclatge de receptor. El colesterol és necessari per les cèl·lules. El RE té SCAP i SREBP que són uns sensor de colesterol. Quan hi ha colesterol, s’estan a la membrana del RE. Si falta colesterol, es forma una vesícula i van cap al Golgi. Allà unes proteases en tallen un tros, que esdevé citosòlica i al ser tallat és un factor de transcripció. Anirà cap al nucli, i activarà certs gens; induirà la formació de colesterol i receptors de LDL. Les LDL (fosfolípids al voltant) estan plenes de colesterol, com veiem en l’esquema anterior. En la cèl·lula es generen receptors de LDL al veure que falta colesterol. Aquests capten LDL i, quan s’hi enganxen indueixen que es formi una vesícula coberta de clatrina. Aquesta última s’allibera i la vesícula restant es fusiona amb els early endosomes. A mesura que madura l’endosoma el pH és més baix i se separa el 136 receptor de la partícula de LDL. La LDL anirà amb un endosoma fins el RE i altres compartiments (en lisosomes per a la seva degradació...). I els receptors tornaran a la membrana plasmàtica. Vídeo metabolisme del colesterol: https://www.youtube.com/watch?v=9dghtf7Z7fw Van descriure les causes i mutacions de les colesterolèmies familiars. Si hi havia una mutació en la cua citoplasmàtica dels receptors de LDL, eren incapaços de ser reclutats per la caltrina i no podien arribar als compartiments. S’acumulava el colesterol. 137 L’endocitosi de transferrina es dona per: 1) Un dímer de ferro-transferrina s’uneix al receptor de transferrina (TfR). 2) Interacció de la cua del TfR amb les proteïnes adaptadores, i formació del sot de clatrina. 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. Es recicla tant el receptor (TfR) com el lligand (apotransferrina). Endocitosi del receptor EGF EGF: Factor de creixement. Indueix la proliferació i supervivència de la cèl·lula. Quan el receptor d’EGF (EGFR), es forma una vesícula amb clatrina, s’allibera la clatrina, i ell mateix es marca per degradació amb ubiqüitina. Es fusiona amb un late endosome. La part citoplasmàtica del receptor quan està a la membrana segueix a la part citosòlica quan es forma la vesícula. De manera que segueix senyalitzant proliferació. Per això, llavors s’introdueixen els receptors en vesícules interluminals per a parar la senyalització, mitjançant una invaginació. Finalment es degraden al degradar-se amb un lisosoma. 138 139