Endozytose Zusammenfassung, Skripte von Molekularbiologie

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Vorlesung 4: Endozytose

Bedeutung der Endozytose: Recycling/Zurückbringen von Membranen in die Exozytose-Maschinerie; Aufnahme von großen Partikeln (Phagozytose) + von löslichem Material (Pinozytose); Modulation der Zusammensetzung der Plasmamembran: rezeptor-vermittelte Endozytose (LDL;Transferin = lösliche Substanzen); Inaktivierung von Signalrezeptoren (EGF-Rezeptoren; Regulation der Menge an Signalrezeptoren auf Plasmamembran); Endozytose als Eintrittspforte für Pathogene

Mechanismen : Clathrin-vermittelte; Caveolin-vermittelte Endozytose

Rezeptor-vermittlete-Endozytose (Clathrin-abhängig): zur selektiven Aufnahme von Stoffen; führt Erhöhung der Effizenz der Aufnahme (vermittelt durch spezifische Rezeptoren + Clathrin-Coats); dazu gehören: Endozytose von LDL; Eisen (durch Transferrin); EGF (Wachsumtsfaktor)

Bildung von Clathrin-Coats: bestimmte Cargo-Proteine binden an Rezeptoren + Adapter-Protein > sorgen für Analgerung von Clathrin-Proteinen > Umformung der Membran > clathrin-coated Vesikel bildet sich > (Uncoating: Abbbau des coats)

Dynamin (Protein; GTPase): sorgt für Abschnürung des Vesikels von der Membran (durch Polymerisierung am Hals des Vesikels)

 Beispiel: Endozytose von LDL (low densitiy lipoprotein): Rezeptor auf Plasmamembran (z.B.: LDLR) bindet LDL > Bildung/Bindung von Clathrin-Coat + Adapter Proteine, dann Abschnüren des Vesikels durch Dynamin > Uncoating + Fusion mit frühem Endosom > LDL wird von LDLR getrennt > LDL kommt zum Lysosom/ LDLR (Rezeptor) geht zurück zur Plasmamebran (durch Recycling-Endosom)

 Beispiel: Eisen (durch Protein Transferrin): Eisen wird extrazellulär von Transferin gebunden (Transferin + Eisen III-Komplex) > Bindung an Transferin-Rezeptor auf Plasmamembran > durch clathrin-coated-Vesikel > Transport zum Endosom (= saurer PH löst Transferin und Eisen voneinander; Transferin + Rezeptor gelangen zurück zur Membran)

 Beispiel: EGF (Wachstumsfaktor): EGF-Rezeptor durch Wachstumssignal aktiviert; bindet dann EGF; starkes EGF-Signal (Rezeptor wird degradiert; wird im Lysosom abgebaut) + schwaches EGF-Signal (Rezptor kommt zurück zur Plasmamembran; Recycling) > so Regulation des Wachstumssignal; wichtig bei Zellteilung

Caveolae und Caveolin-vermittelte E.: vermittelt durch Prptein Caveolin (sitzt bereits an Membran + definiert bestimmte Subdomänen ,,Caveolae" = Einbuchtungen der Membran); haben eine besondere Proteinzusammensetzung (Caveolin dominant) > diese Einbuchtungen können sich abschnüren + als endozytotische Vesikel fungieren

nach Endozytose (Sortierungsweg): Recycling (transportierte Material wird sortiert + rezykliert; Rücktransport zur Plasmamembran) + Degradation (Abbau im Lysosom durch saure Hydrolasen); Transzytose (Material wird vom Endosom aus von einem Bereich der Membran zu einem anderen Bereich transportiert; in polarisierten Zellen > haben 2 verschiedene Endosome dafür: apikale/basolaterale Endosome)

Lagerung von Oberflächenproteinen im Endosom : z.B.: Glucose-Rezeptoren: Insulin-Signal kommt von außen > Glucose-Transporter kommen aus dem Endosom zur Plasmamembran, um Glucose in die Zelle einzuschleusen; gehen dann zurück zur Endosom-Oberfläche (Regulation Blutzuckerspiegel)

Defintion der Membran + Regulation der Proteinzusammensetzung: durch Rab-Proteine + PIPs (Phosphoinositide); rekrutieren verschiedene Protein-Sets und definieren somit die Identität/Funktion der Membran > Prozesse laufen parallel ab + regulieren sich gegenseitig = Maturation von Organellen durch Rekrutierung von GAPs (Rab-Kaskade) und PI-Kinasen

Rab-Proteine : Rab5 (early endosome), Rab7 (late endosome), Rab11 (Recycling Endosom); werden aktiviert durch GTP-Bindung; binden Effektoren > Rekrutieren so entweder early- oder late-endosome Proteine

PI+PIP : PIPs phosphorylieren Lipide auf unterschiedlichste Weise (dynamische Modifikationen von Signalmolekülen); Kinasen binden an phosphorylierte Stellen und generieren bestimmte Signale (Signal wird durch andere Proteine decodiert > Rekrutierung von Proteinen = Muster der Phosphorylierung definiert, welche Proteine rekrutiert werden sollen)

Soriterung/Abbau im Lysosom (Prozess der Degradation): Mechanismus von multivesikulären Körpern + Bildung von intraluminalen Vesikeln reguliert durch den ESCRT-pathway

 Wie erkennt der pathway, welche Proteine für die Degradation in Vesikel sortiert werden sollen? durch 2 integriete Signale: posttranslationale Markierung durch Ubiquitin / ESCRT-0-Komplex erkennt PI(3)P am Protein

 ESCRT : Endosomal Sorting Cmplexes required for Transport

ESCRT-pathway (Formung von Multivesikulären Körpern): Proteine werden über mehrere ESCRT-Komplex transportiert (diese binden und dissozieren dann wieder) bis ESCRT-III > kann Membran umformen (= Vesikelbildung + Sortierung der Proteine); diese ESCRT-Komplexe liegen löslich im Cytosol vor und werden bei Bedarf gebunden

Phagoztyose : spezielle Form von Endozytose (ähnlicher Mechanismus, andere Komponenten); Aufnahme von großen Partikeln/Pathogene (ganze Baktieren) durch Ausbildung von Pseudopodien mit Aktinfilamente, die das Material umschließen