Endosoma e lisosoma S. Beninati

endocitosi L'endocitosi è un processo di assunzione di materiale extacellulare, in fase liquida o solida, mediante una serie di eventi che determinano l'internalizzazione cellullare

Endocitosi I meccanismi dell’endocitosi comprendono: la fagocitosi, la macropinocitosi, l’endocitosi mediata da clatrina, l’assunzione mediante caveole l’endocitosi non mediata da clatrina e caveole.

la fagocitosi Internalizzazione di grandi particelle come batteri, corpi estranei e frammenti cellulari. La fagocitosi avviene in quattro fasi: 1.Adesione 2.Internalizzazione 3.fusione con i lisosomi 4.degradazione

fagocitosi

macropinocitosi La internalizzazione di fluido extracellulare avviene per mezzo della formazione di vescicole dette macropinosomi. La loro vita media è breve (ca. 20 min). Dopo aver trasferito il contenuto alla cellula vengono degradati dai lisosomi

Endocitosi mediata da recettore Un aspetto caratteristico, che contraddistingue l'endocitosi mediata da recettore, è che questo trasporto è altamente specifico nei confronti della molecola da tradurre all'interno della cellula. Per garantire la specificità esistono, sul versante esterno della membrana cellulare, dei recettori specifici per la molecola da trasportare che si organizzano in "fossette rivestite“

endocitosi mediata da clatrina Questo tipo di endocitosi avviene in zone particolari della membrana plasmatica dette Fossette Rivestite Queste sono formate da un reticolo di clatrina e proteine adattatrici. Le vescicole che si formano trasportano il loro contenuto all’interno della cellula

clatrina Gemmazione di una fossetta rivestita da clatrina

La clatrina consiste di sei catene polipeptidiche (tre grandi e tre piccole), che formano strutture note come trischelion. I trischelion polimerizzano a formare elementi esagonali e pentagonali, noti come canestri o panieri di clatrina, che avvolgono la vescicola endocitotica.

STRUTTURA DELLA CLATRINA

Endocitosi mediante caveole Le caveole sono piccole invaginazioni della membrana plasmatica ricche di colesterolo e di una proteina detta caveolina. Sono abbondanti nelle cellule endoteliali dove mediano il trasporto di proteine sieriche e di nutrienti dal sangue ai tessuti. La caveola permette l'attraversamento delle membrane capillari a molecole specifiche (anticorpi, fattori del complemento, fattori della coagulazione del sangue) che non sono in grado di attraversarle in altro modo (ad esempio per filtrazione o diffusione).

Struttura di una caveola

endocitosi non mediata da clatrina e caveole. Le vie endocitotiche non mediate da caveole o da clatrina sono di recente scoperta. E’ stata rilevata nei neuroni e cellule neuroendocrine, ma, probabilmente è presente in altri tipi cellulari. I meccanismi alla base di tale processo sono poco noti.

Endosomi Gli endosomi sono vescicole che gemmano dalla porzione trans del Golgi e si localizzano in prossimità della membrana plasmatica. Si dividono in endosomi precoci e tardivi

Formazione dell’endosoma precoce La vescicola rivestita poco dopo la sua formazione perde il rivestimento di clatrina e diventa “vescicola non rivestita”. La clatrina è riciclata sotto la membrana plasmatica, mentre la vescicola non rivestita si fonde con un endosoma a formare l’endosoma precoce. golgi

Formazione degli endosomi tardivi e dei lisosomi maturi Con la perdita dei recettori l’endosoma precoce matura in endosoma tardivo, il quale fonde con i lisosomi primari e diventa lisosoma maturo.

Lisosoma Il lisosoma è un organello cellulare prodotto dall’apparato di Golgi. Rappresenta il sistema digerente della cellula in quanto è responsabile della degradazione e della digestione di molecole estranee e macromolecole ingerite dalla cellula via endocitosi così come di molecole endogene e organuli cellulari.

I lisosomi si occupano di demolire le molecole ormai non più necessarie in un processo di “turnover” (ricambio) dei componenti cellulari. Attraverso questo processo le varie molecole che compongono la cellula vengono rinnovate. I materiali portati all’interno della cellula per endocitosi e fagocitosi sono digeriti dai lisosomi. I vari componenti della digestioni se utili vengono riciclati o altrimenti espulsi per esocitosi

S. Beninati

La degradazione avviene per mezzo di enzimi idrolitici o idrolasi acide, presenti all’interno dell’organulo cellulare. Questi enzimi degradano proteine, lipidi e carboidrati. Questi enzimi lavorano a pH non superiore a 5. La membrana interna del lisosoma è protetta da questa acidità da grandi quantità di glucidi e lipidi. Il lisosoma è ulteriormente protetto dall'azione enzimatica del suo contenuto, dalla struttura tridimensionale delle proteine della sua membrana interna.

Meccanismo di digestione Poiché gli enzimi contenuti nel lisosoma sono potenzialmente pericolosi per la cellula, essi non possono essere rilasciati nel citoplasma ma debbono sempre essere confinati all'interno di strutture membranose in grado di contenerli. Il meccanismo con cui tali enzimi entrano in contatto con le sostanze da degradare viene definito autofagìa o eterofagia a seconda dell'origine di tali sostanze.

Autofagia autofagia è il processo biologico di degradazione degli organuli e proteine cellulari mediante vescicole lisosomiali derivanti dalla membrana del reticolo endoplasmatico. La chiusura di queste membrane determina la formazione dell’autofagosoma. Nei passaggi successivi, attraverso la fusione della membrana dell’autofagosoma con quella dell’endosoma tardivo si forma l’anfisoma che fuso al lisosoma, porta all’autolisosoma.

Eterofagia Nell'eterofagia, grosse particelle (come frammenti,un batterio o un virus) vengono inglobate per endocitosi dalla cellula. Anche in questo caso la vescicola formatasi, detta endosoma precoce, questa volta derivante dalla membrana plasmatica, diviene endosoma tardivo e si fonde col lisosoma formando un unico complesso vescicolare dove il suo contenuto viene digerito.

Endocitosi: formazione della vescicola rivestita

Fusione della vescicola endocitotica con un endosoma precoce

DIGESTIONE DEL LIGANDO

Il pH si abbassa progressivamente dall’endosoma precoce al lisosoma maturo grazie all’attività di pompe protoniche presenti nella membrana dell’endosoma.