REZEPTOR-VERMITTELTE ENDOZYTOSE: PROZESS UND FUNKTIONEN - BIOLOGIE - 2025

Die Rezeptor-vermittelte Endozytose ist ein zelluläres Phänomen, das kontrollierte spezifische Moleküle innerhalb des Zelleintritts umfasst. Das einzunehmende Material wird nach und nach von einem kleinen Teil der Plasmamembran umgeben, bis die gesamte Substanz bedeckt ist. Dann wird dieses Vesikel im Zellinneren abgelöst.

Die Rezeptoren, die an diesem Prozess beteiligt sind, befinden sich auf der Zelloberfläche in Regionen, die als "Clathrin-beschichtete Vertiefungen" bezeichnet werden.

Quelle: Alejandro Porto

Diese Art der Endozytose gibt der Zelle einen Mechanismus zur Unterscheidung zwischen den eintretenden Substanzen. Darüber hinaus erhöht es die Effizienz des Prozesses im Vergleich zur nichtdiskriminierenden Endozytose.

Das entgegengesetzte Konzept der Endozytose ist die Exozytose und umfasst die Freisetzung von Molekülen in die äußere Umgebung von Zellen.

Was ist Endozytose?

Eukaryontische Zellen haben die Fähigkeit, Moleküle aus der extrazellulären Umgebung einzufangen und sie durch einen als Endozytose bezeichneten Prozess in sich aufzunehmen. Der Begriff wird dem Forscher Christian deDuve zugeschrieben. Es wurde 1963 vorgeschlagen und beinhaltete die Aufnahme einer Vielzahl von Molekülen.

Das Phänomen tritt wie folgt auf: Das einzugebende Molekül oder Material ist von einem Teil der cytoplasmatischen Membran umgeben, der anschließend invaginiert wird. So entsteht ein Vesikel, das das Molekül enthält.

Einstufung

Abhängig von der Art des Materials, das eintritt, wird der Endozytoseprozess in Phagozytose und Pinozytose eingeteilt.

Die erste, Phagozytose, besteht aus der Aufnahme fester Partikel. Dies schließt große Partikel wie Bakterien, andere intakte Zellen oder Ablagerungen von anderen Zellen ein. Im Gegensatz dazu beschreibt der Begriff Pinozytose die Aufnahme von Flüssigkeiten.

Was ist Rezeptor-vermittelte Endozytose?

Rezeptor-vermittelte Endozytose ist ein zelluläres Phänomen, das durch den selektiven und kontrollierten Eintritt von Molekülen in die Zelle gekennzeichnet ist. Die einzugebenden Moleküle sind spezifisch.

Wie der Name des Prozesses andeutet, wird das einzugebende Molekül von einer Reihe von Rezeptoren erkannt, die sich auf der Oberfläche der Zelle befinden. Diese Rezeptoren werden jedoch nicht zufällig über die Membran gefunden. Im Gegensatz dazu ist seine physische Lage in Regionen, die als „mit Clathrin ausgekleidete Depressionen“ bezeichnet werden, sehr spezifisch.

Die Vertiefungen bilden eine Invagination von der Membran, die zur Bildung von Clathrin-beschichteten Vesikeln führt, die die Rezeptoren und ihre jeweils gebundenen Makromoleküle enthalten. Das Makromolekül, das an den Rezeptor bindet, wird als Ligand bezeichnet.

Nach der Bildung der kleinen Clathrinvesikel verschmelzen diese mit Strukturen, die als frühe Endosomen bezeichnet werden. In diesem Schritt wird der Inhalt des Inneren des Clathrinvesikels auf verschiedene Regionen verteilt. Eines davon sind Lysosomen, oder sie können in der Plasmamembran recycelt werden.

Eigenschaften

Die traditionellen Pinozytose- und Phagozytoseprozesse sind nicht diskriminierend. Das heißt, die Vesikel fangen jedes Molekül - fest oder flüssig - ein, das sich im extrazellulären Raum befindet, und werden zur Zelle transportiert.

Die Rezeptor-vermittelte Endozytose bietet der Zelle einen sehr selektiven Mechanismus, der es ihr ermöglicht, die Internalisierung von Partikeln in die Zellumgebung zu unterscheiden und deren Effizienz zu erhöhen.

Wie wir später sehen werden, ermöglicht der Prozess die Aufnahme sehr wichtiger Moleküle wie Cholesterin, Vitamin B12 und Eisen. Diese beiden letzten Moleküle werden zur Synthese von Hämoglobin und anderen Molekülen verwendet.

Leider wurde das Vorhandensein von Rezeptoren, die die Endozytose vermitteln, von einer Reihe von Viruspartikeln ausgenutzt, um in die Zelle einzudringen - zum Beispiel das Influenzavirus und HIV.

Prozess

Um zu verstehen, wie der Rezeptor-vermittelte Endozytoseprozess abläuft, wurde die Aufnahme von Cholesterin durch Säugetierzellen verwendet.

Cholesterin ist ein lipidähnliches Molekül mit mehreren Funktionen, wie z. B. der Veränderung der Fließfähigkeit in Zellmembranen und als Vorstufe von Steroidhormonen, die mit der sexuellen Funktion von Organismen zusammenhängen.

Rezeptor-vermitteltes Endozytosemodell: Cholesterin bei Säugetieren

Cholesterin ist ein in Wasser hochunlösliches Molekül. Aus diesem Grund erfolgt sein Transport innerhalb des Blutkreislaufs in Form von Lipoproteinpartikeln. Unter den am häufigsten vorkommenden finden wir Lipoprotein niedriger Dichte, das allgemein als LDL abgekürzt wird - akronisch von seinem Akronym im englischen Lipoprotein niedriger Dichte.

Dank im Labor durchgeführter Studien konnte der Schluss gezogen werden, dass der Eintritt des LDL-Moleküls in die Zelle durch Bindung an einen spezifischen Rezeptor auf der Zelloberfläche erfolgt, der sich in Clathrin-beschichteten Vertiefungen befindet.

Das Innere von Endosomen mit LDL ist sauer, was die Dissoziation des LDL-Moleküls und seines Rezeptors ermöglicht.

Nach der Trennung soll das Schicksal der Rezeptoren in der Plasmamembran recycelt werden, während das LDL seinen Transport nun in den Lysosomen fortsetzt. Im Inneren wird LDL durch spezifische Enzyme hydrolysiert, wodurch Cholestarol entsteht.

Schließlich wird Cholesterin freigesetzt und die Zelle kann es aufnehmen und bei verschiedenen Aufgaben verwenden, bei denen es benötigt wird, beispielsweise bei Membranen.

Was passiert, wenn das System ausfällt?

Es gibt eine Erbkrankheit, die als familiäre Hypercholesterinämie bezeichnet wird. Eines der Symptome dieser Pathologie ist ein hoher Cholesterinspiegel. Diese Störung ergibt sich aus der Unfähigkeit, das LDL-Molekül aus extrazellulären Flüssigkeiten in Zellen einzuführen. Patienten zeigen kleine Mutationen in den Rezeptoren.

Nach der Entdeckung der Krankheit konnte festgestellt werden, dass in gesunden Zellen ein Rezeptor vorhanden war, der für die Vermittlung des Eintritts von LDL verantwortlich ist, der sich in bestimmten zellulären Depressionen ansammelt.

In einigen Fällen konnten die Patienten LDL erkennen, aber seine Rezeptoren wurden in ausgekleideten Depressionen nicht gefunden. Diese Tatsache führte zur Erkenntnis, wie wichtig ausgekleidete Depressionen im Endozytoseprozess sind.

Clathrin-unabhängige Endozytose

Zellen haben auch Wege, die es ermöglichen, eine Endozytose ohne Beteiligung von Clathrin durchzuführen. Unter diesen Wegen stechen Moleküle hervor, die an Membranen und Flüssigkeiten gebunden sind, die trotz Abwesenheit von Clathrin endozytiert werden können.

Moleküle, die auf diese Weise eintreten, dringen mit kleinen Invaginationen ein, die als Caveolae bezeichnet werden und sich in der Plasmamembran befinden.

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