Appunti Citologia e istologia

VENTITREESIMA LEZIONE: 20/11/2023

ENDOCITOSI MEDIATA DA RECETTORI

L’endocitosi mediata da recettori è

anche detta clatrina-dipendente

poiché le vescicole che si

creano sono rivestite dalla proteina

clatrina; un meccanismo di trasporto

vescicolare con cui la maggior parte delle

cellule animali ingloba le

macromolecole. Per ogni

macromolecola da inglobare saranno

presenti, sulla membrana plasmatica

delle cellule interessate, dei recettori

specifici: ad esempio recettori per

ormoni, fattori di crescita, enzimi,

proteine plasmatiche, colesterolo,

anticorpi e addirittura recettori per

tossine batteriche e particelle virali.

I recettori sono sempre proteine

transmembrana ed ogni recettore è specializzato per un

preciso ligando; quando il ligando si lega al recettore nel sito attivo, le varie

molecole del recettore si avvicinano tra loro e si raggruppano in una regione

della membrana che si invagina verso l'interno della cellula, creando una

cosiddetta fossetta. Il lato citosolico della membrana è legato ad una proteina

adattatrice, chiamata adaptina, a cui si legano molecole di clatrina e che

porta alla formazione di una fossetta rivestita (proprio grazie all’intervento

della clatrina). La fossetta diventa pian piano sempre più evidente e la porzione

apicale della vescicola si restringe; a livello del restringimento apicale si lega la

proteina dinamina, la quale si attorciglia attorno a questo

restringimento, idrolizza GTP e ottiene l’energia

necessaria al fine di stringere la cintura superiore e far

staccare la vescicola all’interno della cellula. Si forma

dunque una vescicola (con proteine adattatrici) rivestita di

clatrina sul lato citosolico e, appena la vescicola si

allontana dalla membrana plasmatica, perde questo

rivestimento esterno, il quale viene riciclato dalla cellula al

fine di riutilizzarlo proprio per la produzione di un'altra

vescicola di questo tipo.

Spostandosi all’interno del citoplasma, la vescicola non

rivestita, o nuda, si fonde con un endosoma precoce, il cui pH acido

interno induce il distacco delle molecole di ligando dal proprio recettore,

raggruppando poi i recettori in una regione ristretta dell’endosoma, la quale

gemma in una vescicola e riporta i recettori alla membrana plasmatica.

Vengono riciclate dunque dalla cellula sia le molecole di recettore sia quelle di

rivestimento proteico (adaptina).

Ora il ligando fagocitato è presente all’interno dell’endosoma come molecola

solubile e il tutto porta alla formazione di un endolisosoma (endosoma

tardivo), in cui avviene la digestione del ligando endocitato. I monomeri

semplici che si ottengono dalle molecole endocitate saranno poi trasportati nel

citosol, dove entreranno a far parte del metabolismo della cellula; le molecole

di scarto saranno invece inserite in una vescicola differente, la quale

gemmerà e andrà a fondere con la membrana plasmatica nella regione opposta

a quella in cui era stato fagocitato il ligando, rilasciando le sue componenti

all’esterno della cellula (questo processo è detto transcitosi).

L’endocitosi mediata da recettori avviene solo nelle cellule eucariotiche

animali, poiché quelle vegetali hanno una spessa parete cellulare. Anche le

vescicole che gemmano dalla porzione trans dell’apparato di Golgi (trans-

Golgi network) sono rivestite di clatrina e svolgono lo stesso identico processo

di rilascio delle dinamine e diffusione nel citoplasma. Non si sa quale sia la

funzione del rivestimento di clatrina.

In soldoni dunque i recettori di carico, ovvero i recettori che riconoscono la

sostanza che devono entrare nella cellula, fanno uso di specifici segnali di

trasporto contenuti nelle molecole per farle effettivamente entrare all’interno

della membrana si ammassano in una regione ristretta della membrana

; essi

dove si crea una fossetta, sul versante citosolico del recettore si lega l’adaptina

e

a questa si lega la clatrina. Alla

porzione peduncolare della vescicola

in formazione, si lega a spirale la

dinamina ad attività GTPasica, usa

l’energia liberata per stringersi

facendo

staccare la vescicola. Poco dopo che la vescicola si è allontanata il rivestimento

si distacca e le proteine non sono degradate, ma riciclate.

La clatrina è una proteina che si organizza in canestri con facce pentagonali o

esagonali; essa è una proteina esamerica, formata da 3 catene pesanti e 3

catene leggere che si organizzano in una struttura a 3 braccia, detta triskelion

o trischelio. Le vescicole,

rivestite e non, si muovono nel

citosol perché trasportate

attivamente da proteine

motrici, le quali fanno usano

dei filamenti del citoscheletro

cellulare come binari su cui

poter trasportare le vescicole.

Per identificare la destinazione

delle vescicole, le proteine

motrici fanno riferimento ad altre proteine, associate alla membrana delle

vescicole di trasporto e alle membrane bersaglio, tra cui le proteine SNARE

(recettore SNAP) che hanno un estesissimo dominio rivolto verso il citosol,

distinte in due famiglie V e T:

- v-SNARE: ovvero il recettore SNAP delle vescicole di trasporto;

- t-SNARE: ovvero il recettore SNAP del bersaglio (target).

Vi sono altre proteine che aiutano le vescicole a distinguere la membrana di

destinazione (ad esempio la proteina RAB, associata alla membrana delle

vescicole e rivolta verso il citosol, e la proteina laccio transmembrana,

inserita nella membrana del bersaglio con lunghissimo dominio nel citosol).

Nella fase di intercettazione la vescicola si avvicina a una membrana e

avviene un'interazione debole tra proteina RAB e laccio transmembrana, al

fine di verificare che le due proteine siano complementari tra loro; se sono

complementari la proteina di trasporto ha trovato la membrana bersaglio,

mentre invece se non sono complementari, i legami si rompono e la vescicola

continua a muoversi finché non trova una proteina laccio complementare alla

sua proteina RAB. Nel caso di complementarietà inizia subito la fase di

attracco, il legame si rafforza e la proteina laccio si ripiega su sé stessa

trascinando verso di sé la vescicola. Quando le due membrane si ritrovano già

in parte vicine, iniziano a interagire tra loro le due proteine SNARE, della

vescicola e del bersaglio, che si avvolgono ad elica l’una sull’altra e avvicinano

anch’esse la membrana della vescicola a quella del bersaglio. Quando le due

membrane sono sufficientemente vicine, si fondono e, se il bersaglio è

intracellulare il contenuto è riversato in un organello mentre se il bersaglio è

la membrana plasmatica il contenuto è secreto all’esterno della cellula.

Grazie a queste proteine il trasporto vescicolare è altamente specifico. Alla

fusione vescicolare partecipano anche proteine aggiuntive, note come

proteine di fusione, che formano il complesso di fusione, il quale catalizza

il processo, allontanando le molecole di H O dalla superficie idrofila delle due

2

membrane (processo endoergonico). Intervengono poi altre proteine che

staccano le SNARE, le quali anch’esse saranno riciclate.

ESEMPI DI ENDOCITOSI:

Le lipoproteine a bassa densità (LDL) permettono la circolazione nel sangue

del colesterolo; esse sono costituite da un singolo strato di fosfolipidi, con

molecole di colesterolo libere, e in questo

strato è inserita la componente proteica detta apoproteina B-100, la quale

presenta domini che si

legano ai recettori delle cellule (esse trasportano esteri di colesterolo,

ovvero colesterolo legato

ad acidi grassi). Le LDL possono essere riconosciute tramite recettori ed

endocitate dalle cellule; per ogni vescicola, più molecole di LDL si legano a più

recettori di LDL e dentro ad ogni vescicola saranno presenti più strutture dello

stesso ligando, non trasportano una singola molecola di colesterolo.

L’endocitosi delle LDL avviene al fine di recuperare colesterolo e darlo alle

cellule che non lo sintetizzano a sufficienza.

La transferrina è invece una proteina di

trasporto presente nel sangue, la quale è in

grado di legare ioni ferrosi, in quanto il ferro

necessita di essere sempre associato a una

specifica proteina di trasporto (transferrina) o

di deposito, come la ferritina (dato che libero

nel sangue può portare alla produzione di

molecole citotossiche). Su tutte le cellule è

dunque presente un recettore che lega due

molecole di transferrina che a loro volta

legano due ioni ferrosi. A pH neutro del sangue,

la transferrina lega Fe , formando il complesso

2+

ferro-transferrina (Fe-Tf); esso si lega a

recettori specifici per la transferrina (TfR) e

presenti sulla membrana plasmatica e viene di conseguenza endocitato. Si

forma dunque un endosoma precoce, con pompe protoniche e canali ionici

per il ferro, attraverso cui il ferro è trasferito e, giunto nel citosol, si lega a

proteine specifiche di