Часть 3 (1129751), страница 104
Текст из файла (страница 104)
На этих электронных микрофотографиях показана вероятная последовательность событий образования окаймленногоклатринового пузырька из окаймленной ямки. Изображенные на рисунке окаймленные клатриновыеямки и пузырьки крупнее, чем в клетке нормального размера. Они захватывают липопротеиновые частицы в очень крупный куриный ооцит для образования желтка. Липопротеиновые частицы, связанныес мембранными рецепторами, выглядят как плотный, размытый слой на внеклеточной поверхностиплазматической мембраны, которая располагается на внутренней поверхности пузырька.
(Из M. M. Perryand A. B. Gilbert, J. Cell Sci. 39: 257–272, 1979. С любезного разрешения The Company of Biologists.)Глава 13. Внутриклеточный везикулярный транспорт 133313.4.3. Не все пиноцитозные пузырьки окаймлены клатриномПомимо клатриновых ямок и пузырьков, существуют другие, менее изученныемеханизмы формирования клетками пиноцитозных пузырьков.
Один из этих путейинициируется в кавеолах (от лат. «маленькая пещера»), которые исходно обнаружены благодаря их способности транспортировать молекулы в клетках эндотелия, выстилающих внутреннюю поверхность кровеносных сосудов. Кавеолы присутствуютв плазматической мембране большинства типов клеток и в электронном микроскопеони выглядят как сильно инвагинированные углубления (рис. 13.49). Считается, что они образуются из мембранных микродоменов, или липидных рафтов,которые представляют собой обогащенные холестерином, гликосфинголипидамии GPI-заякоренными белками участки плазматической мембраны (см. рис. 10.14).Основными структурными белками кавеол являются кавеолины — семействонеобычных интегральных мембранных белков, которые встраивают гидрофобнуюпетлю в мембрану с цитоплазматической стороны, но не пересекают ее.В отличие от клатриновых, COPI- и COPII-везикул, кавеолы, по-видимому,инвагинируются и захватывают груз за счет липидного состава своей мембраны,а не сборки цитоплазматической белковой оболочки.
Кавеолины, возможно, стабилизируют рафты, в которых располагаются определенные мембранные белки.Кавеолы отшнуровываются от плазматической мембраны при помощи динаминаи доставляют свое содержимое либо в похожий на эндосому компартмент (кавеосому), либо в плазматическую мембрану на противоположном конце полярнойклетки (в процессе, носящем название трансцитоза, который мы обсудим позже).Рис. 13.49.
Кавеолы в плазматической мембране фибробласта. (а) На этой электронной микрофотографии показана плазматическая мембрана с высоким содержанием кавеол. Обратите внимание, чтоне видно никакой цитоплазматической оболочки. (б) На этом полученном при помощи быстрой заморозки и глубокого травления изображении показана характерная, похожая на цветную капусту структурамембраны кавеол.
Регулярность структуры, по-видимому, является результатом агрегации кавеолиновв мембране. Справа вверху также видна клатриновая ямка. (фотографии получены R. G. W. Anderson,из K. G. Rothberg et al., Cell 68: 673–682, 1992. С любезного разрешения издательства Elsevier.)1334Часть IV. Внутренняя организация клеткиПоскольку кавеолины – это интегральные белки мембраны, они не диссоциируютс везикул после эндоцитоза; вместо этого, они доставляются в компартменты-мишени,где поддерживаются как самостоятельные мембранные домены. Некоторые вирусыживотных, например SV40 и вирус папилломы (вызывающий бородавки), входятв клетки в пузырьках, произошедших из кавеол. Эти вирусы сначала доставляютсяв кавеосомы, а оттуда в специализированных транспортных везикулах — в ЭР.Вирусный геном выходит через мембрану ЭР в цитозоль, откуда он импортируетсяв ядро для запуска цикла инфекции.Эндоцитозные везикулы также могут отпочковываться от свободных от кавеолинов рафтов плазматической мембраны и доставлять свой груз в кавеосомы.Молекулы, попадающие в клетку через кавеосомы, избегают эндосом и лизосом и,следовательно, ограждены от низкого pH и лизосомальных гидролаз; неизвестно,как они движутся из кавеосом в другие компартменты клетки.13.4.4. Для импорта определенных внеклеточных макромолекулклетки используют рецептор-опосредованный эндоцитозВ большинстве животных клеток клатриновые ямки и пузырьки служат эффективным способом захвата определенных макромолекул из внеклеточной жидкости.В ходе этого процесса, носящего название рецептор-опосредованного эндоцитоза,макромолекулы связываются с комплементарными трансмембранными рецепторными белками, накапливаются в окаймленных ямках и затем входят в клетку в составе комплексов рецептор-макромолекула внутри клатриновых пузырьков (см.рис. 13.48).
Поскольку лиганды селективно захватываются рецепторами, рецепторопосредованный эндоцитоз служит селективным накапливающим механизмом,увеличивающим эффективность интернализации определенных лигандов болеечем в сто раз. Таким образом, даже минорные компоненты внеклеточной жидкостимогут быть специфически и в больших количествах захвачены из большого объемавнеклеточной жидкости. Одним из наиболее изученных и физиологически важныхпримеров является процесс захвата клетками млекопитающих холестерина.Многие клетки млекопитающих захватывают холестерин посредством рецепторопосредованного эндоцитоза и, таким образом, приобретают большую часть необходимого им для создания новой мембраны холестерина.
Если захват блокирован,холестерин накапливается в крови и может участвовать в образовании в стенкахкровеносных сосудов (артерий) атеросклеротических бляшек — скоплений липидов и фибриллярной ткани, способных вызывать инсульты и сердечные приступыза счет ограничения кровотока через артерии. В самом деле, именно изучение людейс сильной генетической предрасположенностью к атеросклерозу впервые позволилообнаружить механизм рецептор-опосредованного эндоцитоза.Большая часть холестерина транспортируется в кровь в составе липиднобелковых частиц, известных как липопротеины низкой плотности (LDL) (рис. 13.50).Когда клетке требуется холестерин для синтеза мембраны, она синтезирует трансмембранные рецепторные белки к LDL и встраивает их в плазматическую мембрану.Оказавшись там, рецепторы LDL диффундируют до тех пор, пока не свяжутсяс клатриновыми ямками, находящимися в процессе формирования (рис. 13.51, а).Поскольку окаймленные ямки постоянно отшнуровываются в форме окаймленныхпузырьков, любые частицы LDL, связанные с рецепторами LDL в окаймленныхямках, быстро интернализуются в окаймленных пузырьках.
После потери клатри-Глава 13. Внутриклеточный везикулярный транспорт 1335Рис. 13.50. Частица липопротеинов низкой плотности(LDL). Каждая сферическая частица имеет массу 3 × 106 Да.Она содержит ядро из примерно 1 500 молекул холестерина в составе сложных эфиров с длинноцепочечными жирными кислотами.
Липидный монослой, состоящий из примерно 800 фосфолипидов и 500 неэтерифицированныхмолекул холестерина, окружает ядро эфиров холестерина.Единственная молекула белка массой 500 кДа организуетчастицу и опосредует специфическое связывание LDL с ихрецепторами на поверхности клетки.новой оболочки везикулы доставляют своесодержимое в ранние эндосомы, расположенные на периферии клетки. Как только LDLи рецепторы LDL подвергаются воздействиюнизкого pH эндосом, LDL высвобождаются идоставляются через поздние эндосомы в лизосомы, где эфиры холестерина в частицах LDL гидролизуются до холестерина,который становится доступен клетке для синтеза новых мембран. Если в клеткенакапливается слишком много свободного холестерина, клетка отключает егосинтез и синтез рецепторов LDL и становится неспособной как синтезировать, таки импортировать холестерин.Рис. 13.51.
Нормальные и мутантные рецепторы LDL. (а) Рецепторы LDL, связывающиеся с окаймленнойямкой в плазматической мембране нормальной клетки. Человеческий рецептор LDL — это однопроходнойтрансмембранный гликопротеин, состоящий из 840 аминокислот, только 50 из которых располагаютсяна цитоплазматической стороне мембраны. (б) Мутантная клетка, в которой рецепторы LDL дефектныи лишены на цитоплазматической стороне сайта связывания адаптерных белков клатриновой оболочки.Такие клетки связывают LDL, но не способны поглощать их. В большинстве человеческих популяций 1из 500 людей наследует один дефектный рецептор LDL и в результате имеет высокий риск сердечногоприступа, вызванного атеросклерозом.1336Часть IV. Внутренняя организация клеткиЭтот регулируемый путь импорта холестерина нарушен у людей, унаследовавших дефектные гены, кодирующие рецепторы LDL.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
