Endosoma

En citoloxía chámanse endosomas os compartimentos rodeados de membrana das células eucarióticas, que forman parte da vía endocítica de transporte de membranas que se realiza entre a membrana plasmática, o lisosoma e o aparato de Golgi. Orixínanse a partir de vesículas que se evaxinan da membrana plasmática (endocitose) e que se fusionan, maduran, e únense a lisosomas ou a vesículas procedentes do Golgi. O endosoma maduro é un compartimento membranoso con forma de vesícula duns 500 nm de diámetro, de aspecto variable. O endosoma pode conter moléculas que proceden do exterior da célula ou do aparato de Golgi e que se dirixen ao lisosoma ou de volta á membrana ou ao aparato de Golgi. Ademais, algúns endosomas poden invaxinar vesículas procedentes da súa propia membrana cara ao seu interior, polo que se enchen de vesículas, formando corpos multivesiculares. Moitas moléculas transportadas dentro da célula fano dentro dos endosomas, e cada unha delas está destinada a un tipo de endosoma determinado. Por tanto, os endosomas representan o principal compartimento de clasificación de substancias do sistema de endomembranas da célula. Función
Os endosomas proporcionan un ambiente axeitado para que as moléculas sexan clasificadas antes de chegar aos lisosomas para a súa degradación. Por exemplo, as LDL sanguíneas cáptaas a célula ao unírense ao receptor de LDL da superficie da membrana plasmática, a cal despois se invaxina introducindo as LDL dentro da célula en vesículas endocíticas. Cando as vesículas se fusionan cos endosomas temperás, as LDL disócianse do seu receptor. O receptor disociado é devolto á superficie celular, pero as LDL permanecen no endosoma e son enviadas aos lisosomas para o seu procesamento. A disociación das LDL do seu receptor está favorecida polo ambiente lixeiramente ácido do endosoma temperá, xerado pola proteína da súa membrana V-ATPase, que bombea protóns cara ao interior da vesícula. O transporte de ligandos que fai o receptor de manosa 6-fosfato desde o aparato de Golgi ao lisosoma faise usando un mecanismo similar. Tipos
Distínguense tres tipos de endosomas: endosomas temperáns ou inmaturos, endosomas tardíos ou maduros, e endosomas reciclados ou de reciclaxe. O criterio para distinguilos é o tempo que tarda o material que entrou por endocitose en chegar a eles, e pola presenza de certos marcadores como as proteínas rab. Tamén teñen diferente morfoloxía, xa que poden ser máis ou menos grandes, ter túbulos que saen deles ou vesículas no interior. Unha vez que as vesículas revestidas de endocitose perden o seu recubrimento, fusiónanse cos endosomas temperáns, os cales pouco despois maduran transformándose en endosomas tardíos e máis tarde fusiónanse cos lisosomas.
A forma de madurar dos endosomas temperáns é variada. Fanse cada vez máis ácidos, principalmente pola actividade da V-ATPase, que bombea protóns cara ao seu interior. Moitas moléculas que son recicladas, é dicir recuperadas para a súa reutilización, elimínanse dos endosomas concentrándoas nas rexións tubulares dos endosomas temperás. A perda destes túbulos cargados con moléculas que se envían ás vías de reciclado, significa que os endosomas tardíos van carecer de túbulos na maioría dos casos. Tamén acrecentan o seu tamaño debido á fusión con outros endosomas temperáns ata formar grandes vesículas. As moléculas tamén poden ser clasificadas empaquetándoas dentro de pequenas vesículas que se invaxinan da membrana perimetral do endosoma cara ao seu interior e quedan no lume do endosoma; estas vesículas internas chámanse vesículas luminais. A presenza destas vesículas internas dálle ao endosoma tardío un aspecto multivesicular, polo que nese estado son tamén coñecidos como corpos multivesiculares ou MVBs. A expulsión de moléculas que deben ser reutilizadas, como o receptor da transferrina ou o receptor de manosa 6-fosfato, continúa durante este período, probablemente por medio da evaxinación de vesículas que saen do endosoma. Finalmente, os endosomas perden a proteína RAB5 e adquiren a RAB7, o que os capacita para a fusión cos lisosomas.
A fusión dos endosomas tardíos con lisosomas ten como resultado a formación dun compartimento vesicular 'híbrido', con características intermedias entre ambos. Por exemplo, os lisosomas son máis densos cós endosomas tardíos, e os híbridos teñen unha densidade intermedia, xa que os lisosomas fusionados cambian por recondensación a súa densidade normal máis elevada. Pero normalmente, antes de que isto remate, prodúcese a fusión de máis endosomas tardíos co híbrido.
Algúns materiais regresan á membrana plasmática directamente desde os endosomas temperáns, pero a maioría do tráfico faise vía endosomas reciclados.
En resumo, os tres tipos principais de endosomas son: Endosomas temperáns. Constitúen unha rede tubular-vesicular dinámica (vesículas de 1 µm de diameter con túbulos conectados de aproximadamente 50 nm de diámetro). Os seus marcadores inclúen a RAB5 e a RAB4, a transferrina, o receptor da transferrina e a EEA1.
Os endosomas tardíos, tamén coñecidos como corpos multivesiculares (MVBs), son principalmente esféricos, carecen de túbulos, e conteñen no seu lume moitas vesículas densamente empaquetadas. Os seus marcadores inclúen a RAB7, RAB9, e os receptores de
manosa 6-fosfato. Endosomas reciclados están concentrados arredor do centro organizador de microtúbulos e constitúen unha rede principalmente tubular. Os seus marcadores son RAB11.
Existen máis subtipos en células especializadas como en células polarizadas e nos macrófagos.
Os fagosomas, macropinosomas e autofagosomas maduran de maneira similar a endosomas, e poden requirir a fusión con endosomas normais para a súa maduración. Algúns patóxenos intracelulares alteran este proceso, por exemplo, impedindo a adquisición da RAB7 por parte dos endosomas.
Os endosomas tardíos do tipo corpo vesicular (MVB) reciben ás veces o nome de vesículas endocíticas de transporte, porque este termo se usaba para describir a aquelas vesículas que se evaxinaban dos endosomas temperáns e se fusionaban cos endosomas tardíos. Porén, varias observacións (explicadas antes) demostraron agora que é máis probable que o transporte entre estes dous compartimentos ocorra por un proceso de maduración en lugar de por un transporte de vesículas. Vías do transporte endosómico
Hai tres compartimentos principais que teñen vías que conectan cos endosomas. Existen máis vías en células especializadas, como os melanocitos e células polarizadas. Por exemplo, nas células epiteliais, dáse un proceso especial chamado transcitose que permite que certas substancias entren por un lado da célula e saian polo lado oposto. Ademais, en certas circunstancias, os endosomas tardíos/MVBs fusiónanse coa membrana plasmática en vez de cos lisosomas, liberando fóra da célula as vesículas luminais que levan no seu interior, que unha vez no medio intercelular reciben o nome de exosomas.
Non existe total acordo sobre a natureza exacta destas vías, polo que a ruta secuencial seguida por unha molécula transportada dada ou nunha determinada situación é con frecuencia motivo de debate.
Son 3 as vías de transporte celular nas que interveñen os endosomas: Vía Golgi-endosomas. As vesículas circulan entre o aparato de Golgi e os endosomas nas dúas direccións. As proteínas adaptadoras GGAs e AP-1 das vesículas revestidas de clatrina promoven a formación de vesículas no Golgi que transportan moléculas aos endosomas. Na dirección oposta, un complexo proteico chamado retrómero xera vesículas nos endosomas temperáns que transportan moléculas en dirección ao Golgi. Algúns estudos describen esta vía de tráfico retrógrado como mediada pola proteína Rab9 e TIP47, pero outros estudos discuten ese feito. Entre as moléculas que seguen esta vía inclúense os receptores de manosa-6-fosfato que levan as hidrolases lisosómicas á vía endocítica. Estas hidrolases libéranse no ambiente ácido dos endosomas e o receptor é recuperado para envialo de volta en dirección ao Golgi polo retrómero e a Rab9.
Vía membrana plasmática-endosomas temperás (ou vía dos endosomas reciclados). As moléculas pasan da membrana plasmática aos endosomas temperáns en vesículas de endocitose. As moléculas poden ser introducidas na célula por medio dunha endocitose mediada por receptor dentro de vesículas revestidas de clatrina. Na membrana plasmática tamén se forman outros tipos de vesículas nesta vía, como as utilizadas pola caveolina. As vesículas tamén poden transportar moléculas directamente de regreso á membrana plasmática, pero moitas moléculas son transportadas en vesículas que se fusionaron primeiro con endosomas reciclados. As moléculas que seguen esta vía de reciclaxe están concentradas nos túbulos que teñen os endosomas temperáns. Entre as moléculas que seguen esta vía inclúense os receptores das LDL, da hormona do crecemento (EGF), e da proteína transferrina transportadora de ferro. A introdución na célula destes receptores desde a membrana plasmática ocorre por endocitose mediada por receptor.
Un exemplo ilustrativo destes procesos é o do transportador das LDL. O colesterol transpórtase polo sangue unido ás LDL (lipoproteínas de baixa densidade). A célula ten na súa superficie un receptor para as LDL, o que lle vai permitir captar o colesterol. As LDL unidas ao seu receptor da membrana plasmática entran na célula por medio de endocitose mediada por receptor, na cal se forman vesículas revestidas. Estas únense aos endosomas temperáns. Grazas ao pH ácido dos endosomas a LDL sepárase do seu receptor. O receptor é devolto de novo á superficie celular. Cando o endosoma se una aos lisosomas, as LDL serán procesadas e liberarán o seu colesterol.
Outro exemplo de molécula que segue esta vía é o receptor da hormona do crecemento. Estes receptores actívanse cando a hormona se une a eles. Os receptores activados estimulan a súa propia introdución na célula e degradación nos lisosomas. A hormona do crecemento permanece unida ao seu receptor cando xa foron endocitados e están nos endosomas. O receptor da hormona activado estimula a súa propia ubiquitinación, e esta marca destínaos a formar parte das vesículas luminais dos endosomas tardíos/MVBs (véxase máis adiante), polo que así non son reciclados cara á membrana plasmática. Isto elimina a porción sinalizadora da proteína do citosol e así impide a continua estimulación do crecemento por parte da hormona. - en células non estimuladas con hormona do crecemento, o receptor desta hormona non está unido a ela e, xa que logo, é reciclado cara á membrana en caso de que cheguen aos endosomas.
Un exemplo máis desta vía é o do receptor da tranferrina. A función da transferrina é transportar ferro. Igual que no exemplo anterior, a transferrina tamén permanece asociada co seu receptor, pero, no ambiente ácido do endosoma, o ferro libérase da transferrina, e despois a transferrina sen ferro (pero aínda unida ao seu receptor) retorna desde o endosoma temperá á superficie celular, tanto de forma directa coma por medio de endosomas reciclados. Vía endosomas tardíos-lisosomas. O transporte entre os endosomas tardíos e os lisosomas é esencialmente unidireccional, xa que os endosomas tardíos "consómense" ao fusionárense cun lisosoma. Por tanto, as moléculas solubles que se atopan no lume dos endosomas tenden a acabar nos lisosomas, a non ser que sexan recuperadas dalgún xeito. As proteínas transmembrana poden ser levadas á membrana perimetral ou ao lume dos lisosomas. Se están destinadas ao lume lisosomal son primeiro clasificadas dentro de vesículas que se invaxinan da membrana perimetral dun endosoma e que se liberan no interior do endosoma, proceso que comeza xa nos endosomas temperáns. Cando o endosoma temperán madurou a endosoma tardío/MVB (corpo multivesicular) e fusiónase cun lisosoma, as vesículas que están dentro do endosoma libéranse no lume do lisosoma. As proteínas quedan marcadas para seguir esta vía adicionándolles ubiquitina. Os complexos proteicos endosómicos encargados do recoñecemento das proteínas marcadas con ubiquitina e do seu transporte, chamados ESCRTs, recoñecen e clasifican a proteína dentro das vesículas luminais que se están a formar. Entre as moléculas que seguen esta vía están as LDL e as hidrolases lisosómicas captadas por receptores manosa-6-fosfato. Estas moléculas solubles permanecen nos endosomas e son, por tanto, cedidas aos lisosomas. Tamén os receptores transmembrana da hormona do crecemento, unidos a dita hormona, son marcados con ubiquitina e, en consecuencia, son clasificados dentro de vesículas luminais polos ESCRTs.