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compartimentos de la vía endocítica
Micrografía electrónica de endosomas en células HeLa humanas . Los endosomas tempranos (marcados con E para EGFR, 5 minutos después de la internalización y transferrina), los endosomas tardíos / MVB (M) y los lisosomas (L) son visibles. Bar, 500 nm.

Los endosomas son una colección de orgánulos de clasificación intracelular en células eucariotas . Son parte de la vía de transporte de la membrana endocítica que se origina en la red trans de Golgi . Las moléculas o ligandos internalizados de la membrana plasmática pueden seguir esta ruta hasta los lisosomas para su degradación o pueden reciclarse de nuevo a la membrana celular en el ciclo endocítico . Las moléculas también se transportan a los endosomas desde la red trans de Golgi y continúan hasta los lisosomas o se reciclan de nuevo al aparato de Golgi .

Los endosomas se pueden clasificar como tempranos, clasificados o tardíos, según su etapa posterior a la internalización. [1] Los endosomas representan un importante compartimento de clasificación del sistema de endomembranas en las células. [2]

Función [ editar ]

Más información: ciclo endocítico

Los endosomas proporcionan un entorno para clasificar el material antes de que llegue al lisosoma degradante. [2] Por ejemplo, la lipoproteína de baja densidad (LDL) ingresa a la célula al unirse al receptor de LDL en la superficie celular. Al llegar a los endosomas tempranos, el LDL se disocia del receptor y el receptor puede reciclarse a la superficie celular. El LDL permanece en el endosoma y se envía a los lisosomas para su procesamiento. LDL se disocia debido al ambiente ligeramente acidificado del endosoma temprano, generado por una bomba de protones de membrana vacuolar V-ATPasa . Por otro lado, EGF y el receptor de EGF tienen un enlace resistente al pH que persiste hasta que se entrega a los lisosomas para su degradación. ElEl receptor de manosa 6-fosfato transporta ligandos del Golgi destinados al lisosoma por un mecanismo similar.

Tipos [ editar ]

Hay tres tipos diferentes de endosomas: endosomas tempranos , endosomas tardíos y endosomas de reciclaje . [2] Se distinguen por el tiempo que tarda el material endocitosado en llegar a ellos y por marcadores como rabs . [3] También tienen una morfología diferente. Una vez que las vesículas endocíticas se han descubierto, se fusionan con los primeros endosomas. Los endosomas tempranos luego maduran en endosomas tardíos antes de fusionarse con lisosomas. [4] [5]

Los endosomas tempranos maduran de varias formas para formar endosomas tardíos. Se vuelven cada vez más ácidos principalmente a través de la actividad de la V-ATPasa. [6] Muchas moléculas que se reciclan se eliminan por concentración en las regiones tubulares de los primeros endosomas. La pérdida de estos túbulos por vías de reciclaje significa que los endosomas tardíos en su mayoría carecen de túbulos. También aumentan de tamaño debido a la fusión homotípica de los primeros endosomas en vesículas más grandes. [7] Las moléculas también se clasifican en vesículas más pequeñas que brotan desde la membrana perimetral hacia la luz del endosoma, formando vesículas intraluminales (ILV); esto conduce a la apariencia multivesicular de endosomas tardíos, por lo que también se conocen como endosomas multivesiculares o cuerpos multivesiculares(MVB). La eliminación de moléculas de reciclaje como los receptores de transferrina y los receptores de manosa 6-fosfato continúa durante este período, probablemente a través de la gemación de vesículas fuera de los endosomas. [4] Finalmente, los endosomas pierden RAB5A y adquieren RAB7A , lo que los hace competentes para la fusión con lisosomas. [7]

Se ha demostrado que la fusión de endosomas tardíos con lisosomas da como resultado la formación de un compartimento "híbrido", con características intermedias de los dos compartimentos de origen. [8] Por ejemplo, los lisosomas son más densos que los endosomas tardíos y los híbridos tienen una densidad intermedia. Los lisosomas se reforman por recondensación a su densidad normal más alta. Sin embargo, antes de que esto suceda, los endosomas más tardíos pueden fusionarse con el híbrido.

Parte del material se recicla a la membrana plasmática directamente desde los primeros endosomas, [9] pero la mayoría se transmite a través de los endosomas de reciclaje.

  • Los primeros endosomas consisten en una red dinámica tubular-vesicular (vesículas de hasta 1 µm de diámetro con túbulos conectados de aproximadamente 50 nm de diámetro). Los marcadores incluyen RAB5A y RAB4, transferrina y su receptor y EEA1 .
  • Los endosomas tardíos , también conocidos como MVB, son principalmente esféricos, carecen de túbulos y contienen muchas vesículas intraluminales compactas. Los marcadores incluyen los receptores RAB7, RAB9 y manosa 6-fosfato. [10]
  • Los endosomas de reciclaje se concentran en el centro organizador de microtúbulos y consisten principalmente en una red tubular. Marcador; RAB11. [11]

Existen más subtipos en células especializadas como células polarizadas y macrófagos .

Los fagosomas , macropinosomas y autofagosomas [12] maduran de manera similar a los endosomas y pueden requerir la fusión con endosomas normales para su maduración. Algunos patógenos intracelulares subvierten este proceso, por ejemplo, evitando la adquisición de RAB7. [13]

Los endosomas tardíos / MVB a veces se denominan vesículas portadoras endocíticas , pero este término se utilizó para describir las vesículas que brotan de endosomas tempranos y se fusionan con endosomas tardíos. Sin embargo, varias observaciones (descritas anteriormente) han demostrado ahora que es más probable que el transporte entre estos dos compartimentos se produzca por un proceso de maduración, en lugar de transporte de vesículas.

Otra característica de identificación única que difiere entre las diversas clases de endosomas es la composición de lípidos en sus membranas. Se ha descubierto que los fosfatos de fosfatidil inositol (PIP), una de las moléculas de señalización de lípidos más importantes , difieren a medida que los endosomas maduran de principio a fin. PI (4,5) P 2 está presente en las membranas plasmáticas , PI (3) P en los endosomas tempranos, PI (3,5) P 2 en los endosomas tardíos y PI (4) P en la red de Golgi trans . [14]Estos lípidos en la superficie de los endosomas ayudan en el reclutamiento específico de proteínas del citosol, proporcionándoles así una identidad. La interconversión de estos lípidos es el resultado de la acción concertada de fosfoinositido quinasas y fosfatasas que están estratégicamente localizadas [15].

Caminos [ editar ]

Diagrama de las vías que cruzan los endosomas en la vía endocítica de las células animales. Se muestran ejemplos de moléculas que siguen algunas de las vías, incluidos los receptores para EGF, transferrina e hidrolasas lisosomales. No se muestran los endosomas de reciclaje, ni los compartimentos y las vías que se encuentran en células más especializadas.

Hay tres compartimentos principales que tienen vías que se conectan con los endosomas. Existen más vías en células especializadas, como melanocitos y células polarizadas. Por ejemplo, en las células epiteliales , un proceso especial llamado transcitosis permite que algunos materiales entren por un lado de una célula y salgan por el lado opuesto. Además, en algunas circunstancias, los endosomas tardíos / MVB se fusionan con la membrana plasmática en lugar de con los lisosomas, liberando las vesículas lumenales, ahora llamadas exosomas , al medio extracelular.

No hay consenso en cuanto a la naturaleza exacta de estas vías, y la ruta secuencial tomada por cualquier carga en una situación dada tenderá a ser un tema de debate.

Golgi hacia / desde endosomas [ editar ]

Las vesículas pasan entre el Golgi y los endosomas en ambas direcciones. Los adaptadores de vesículas recubiertos de clatrina GGA y AP-1 producen vesículas en el Golgi que transportan moléculas a los endosomas. [16] En la dirección opuesta, el retrómero genera vesículas en los primeros endosomas que transportan moléculas de regreso al Golgi. Algunos estudios describen una vía de tráfico retrógrada desde los endosomas tardíos hasta el Golgi que está mediada por Rab9 y TIP47, pero otros estudios disputan estos hallazgos. Las moléculas que siguen estas vías incluyen los receptores de manosa-6-fosfato que transportan hidrolasas lisosomales a la vía endocítica. Las hidrolasas se liberan en el ambiente ácido de los endosomas, y el retrómero y Rab9 recuperan el receptor en el aparato de Golgi.

Membrana de plasma hacia / desde endosomas tempranos (a través de endosomas de reciclaje) [ editar ]

Las moléculas se envían desde la membrana plasmática a los primeros endosomas en vesículas endocíticas . Las moléculas pueden internalizarse mediante endocitosis mediada por receptores en vesículas recubiertas de clatrina. También se forman otros tipos de vesículas en la membrana plasmática para esta vía, incluidas las que utilizan caveolina . Las vesículas también transportan moléculas directamente de regreso a la membrana plasmática, pero muchas moléculas se transportan en vesículas que primero se fusionan con los endosomas de reciclaje. [17] Las moléculas que siguen esta ruta de reciclaje se concentran en los túbulos de los primeros endosomas. Las moléculas que siguen estas vías incluyen los receptores de LDL , factor de crecimiento epidérmico(EGF) y la proteína transportadora de hierro transferrina. La internalización de estos receptores de la membrana plasmática se produce por endocitosis mediada por receptores. El LDL se libera en los endosomas debido al pH más bajo y el receptor se recicla a la superficie celular. El colesterol es transportado en la sangre principalmente por (LDL), y el transporte por el receptor de LDL es el mecanismo principal por el cual las células absorben el colesterol. Los EGFR se activan cuando EGF se une. Los receptores activados estimulan su propia internalización y degradación en los lisosomas. EGF permanece unido al receptor de EGF(EGFR) una vez que se endocitosa en los endosomas. Los EGFR activados estimulan su propia ubiquitinación, y esto los dirige a las vesículas lumenales (ver más abajo), por lo que no se reciclan a la membrana plasmática. Esto elimina la porción de señalización de la proteína del citosol y, por lo tanto, evita la estimulación continua del crecimiento [18] . En las células no estimuladas con EGF, los EGFR no tienen EGF unido a ellos y, por lo tanto, se reciclan si llegan a los endosomas. [19] La transferrina también permanece asociada con su receptor, pero, en el endosoma ácido, el hierro se libera de la transferrina y luego la transferrina libre de hierro (todavía unida al receptor de transferrina) regresa del endosoma temprano a la superficie celular. tanto directamente como mediante el reciclaje de endosomas. [20]

Endosomas tardíos a lisosomas [ editar ]

El transporte desde los endosomas tardíos a los lisosomas es, en esencia, unidireccional, ya que un endosoma tardío se "consume" en el proceso de fusión con un lisosoma. Por lo tanto, las moléculas solubles en la luz de los endosomas tenderán a terminar en lisosomas, a menos que se recuperen de alguna manera. Las proteínas transmembrana se pueden administrar a la membrana perimetral o al lumen de los lisosomas. Las proteínas transmembrana destinadas a la luz del lisosoma se clasifican en las vesículas que brotan de la membrana perimetral en los endosomas, un proceso que comienza en los primeros endosomas. Cuando el endosoma ha madurado en un endosoma tardío / MVB y se fusiona con un lisosoma, las vesículas en el lumen se entregan al lumen del lisosoma. Las proteínas se marcan para esta vía mediante la adición de ubiquitina . [21] ElLos complejos de clasificación endosómica necesarios para el transporte (ESCRT) reconocen esta ubiquitina y clasifican la proteína en las vesículas lumenales en formación. [22] Las moléculas que siguen estas vías incluyen LDL y las hidrolasas lisosomales liberadas por los receptores de manosa-6-fosfato. Estas moléculas solubles permanecen en los endosomas y, por lo tanto, se entregan a los lisosomas. Además, los EGFR transmembrana, unidos a EGF, se marcan con ubiquitina y, por lo tanto, se clasifican en vesículas lumenales por los ESCRT.

Ver también [ editar ]

  • Fusión trasera
  • Exosoma
  • Cuerpo paramural

Referencias [ editar ]

  1. ^ Stoorvogel W, Strous GJ, Geuze HJ, Oorschot V, Schwartz AL (mayo de 1991). "Los endosomas tardíos derivan de los primeros endosomas por maduración". Celular . 65 (3): 417–27. doi : 10.1016 / 0092-8674 (91) 90459-C . PMID  1850321 .
  2. ↑ a b c Mellman I (1996). "Endocitosis y clasificación molecular". Revisión anual de biología celular y del desarrollo . 12 : 575–625. doi : 10.1146 / annurev.cellbio.12.1.575 . PMID 8970738 . 
  3. ^ Stenmark H (agosto de 2009). "Rab GTPasas como coordinadores del tráfico de vesículas". Reseñas de la naturaleza. Biología celular molecular . 10 (8): 513-25. doi : 10.1038 / nrm2728 . PMID 19603039 . 
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  6. ^ Lafourcade C, Sobo K, Kieffer-Jaquinod S, Garin J, van der Goot FG (julio de 2008). Joly E (ed.). "La regulación de la V-ATPasa a lo largo de la vía endocítica se produce mediante la asociación de subunidades reversibles y la localización de la membrana" . PLOS ONE . 3 (7): e2758. Código Bibliográfico : 2008PLoSO ... 3.2758L . doi : 10.1371 / journal.pone.0002758 . PMC 2447177 . PMID 18648502 .  
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Enlaces externos [ editar ]

  • Estructuras 3D de algunas proteínas asociadas con la membrana del endosoma.