Эндоцитоз макромолекул, опосредуемый рецепторами
Макромолекулы, которые связываются со специфическими рецепторами на поверхности клеток, проходят внутрь через окаймленные ямки со значительно большей скоростью, чем вещества, поступающие в клетки за счет жидкофазного эндоцитоза . Следовательно, опосредуемый рецепторами эндоцитоз представляет собой избирательный концентрирующий механизм, позволяющий клеткам захватывать большие количества специфических лигандов без поглощения соответственно большего объема внеклеточной жидкости.
Поглощение животными клетками холестерола из внеклеточной среды осуществляется за счет эндоцитоза, опосредуемого рецепторами. Если такое проникновение холестерола в клетки заблокировать, то холестерол накапливается в крови и может способствовать образованию атеросклеротических бляшек на стенках кровеносных сосудов. Основная часть холестерола переносится кровью в виде ЛПНП .
Когда животной клетке необходим холестерол для синтеза мембраны , она производит белки-рецепторы ЛПНП и встраивает их в плазматическую мембрану. Большинство этих рецепторных белков самопроизвольно включается в состав окаймленных ямок , а включение в ямки остальных рецепторных белков индуцируется связыванием с ЛПНП. Все ЛПНП-частицы, связавшиеся с ЛПНП- рецепторами , быстро проникают внутрь клетки, поскольку окаймленные ямки постоянно отщепляются, образуя окаймленные пузырьки . Эти пузырьки быстро теряют свою кайму и сливаются с другими пузырьками, образуя более крупные пузырьки - эндосомы . Эндосомы, в свою очередь, сливаются с первичными лизосомами , в результате чего формируются вторичные лизосомы. Таким образом, через 1О-15 мин после связывания с рецепторами на поверхности клетки ЛПНП доставляются к лизосомам, где эфиры холестерола гидролизуются до свободного холестерола, который может использоваться клеткой при синтезе новых мембран. Если в клетке скопилось слишком много холестерола, то его синтез, а также синтез белков-рецепторов ЛПНП подавляется, в результате чего холестерола меньше производится и меньше поглощается извне.
Этот путь нарушается у некоторых индивидуумов, унаследовавших дефектные гены белков-рецепторов ЛПНП : их клетки не способны поглощать ЛПНП из крови. Обусловленный этим дефектом высокий уровень холестерола в крови создает у таких индивидуумов предрасположение к преждевременному атеросклерозу , так что большинство из них умирает в раннем возрасте от коронарной болезни сердца . Аномалия может быть связана с утратой рецепторами участка связывания либо с ЛПНП, либо с окаймленной ямкой. В последнем случае имеется достаточное число белков-рецепторов ЛПНП, но они не собираются в окаймленных участках плазматической мембраны. ЛПНП связываются с поверхностью таких мутантных клеток, однако внутрь они не проникают. Это прямо доказывает важность окаймленных ямок в опосредуемом рецепторами эндоцитозе холестерола .
Как и другие рециркулирующие компоненты мембраны эндоцитозных пузырьков, белки-рецепторы ЛПНП , входящие внутрь клетки, в основном не разрушаются в лизосомах , а быстро возвращаются в плазматическую мембрану , где вновь ассоциируют с окаймленными ямками и опять поступают в клетку ( рис.6-76 ).
Многие рецепторы на поверхности клетки ассоциируют с окаймленными ямками только после связывания лиганда. Например, белок-рецептор гормона инсулина диффузно распределен по поверхности фибробластов . После того как молекулы инсулина связались с рецепторами, образовавшиеся комплексы ассоциируют с окаймленными ямками и проникают внутрь клетки. Видимо, связывание инсулина изменяет конформацию белка-рецептора таким образом, что рецептор теперь узнается каким-то белковым компонентом окаймленной ямки. В данном случае многие проникшие внутрь рецепторы инсулина деградируют в лизосомах вместе с инсулином, в результате концентрация инсулиновых рецепторов на поверхности клетки снижается. Посредством такого механизма регуляции, обеспечивающего уменьшение числа рецепторов при повышении уровня гормона, концентрация гормона во внеклеточной жидкости может регулировать концентрацию соответствующего рецептора на клеточной поверхности.
