Endocytóza je proces, při kterém buňky absorbují molekuly (například bílkoviny) z vnějšku buňky tak, že ji pohltí svou buněčnou membránou. Používá se ve všech buňkách těla, protože většina látek, které jsou pro ně důležité, jsou velké polární molekuly, které nemohou projít hydrofobní plazmatickou membránou nebo buněčnou membránou. Proces opačný k endocytóze je exocytóza.
Existují tři hlavní typy endocytózy, které se rozlišují podle velikosti vzniklého váčku a buněčného aparátu, který se na něm podílí.
Endocytóza je nezbytná pro obrovské množství funkcí, které jsou nezbytné pro blaho buněk. Důvěrně reguluje mnoho procesů, včetně příjmu živin, adheze a migrace buněk, receptorové signalizace, vstupu patogenů, neurotransmise, receptorové downregulace, prezentace antigenů, buněčné polarity, mitózy, růstu a diferenciace a podávání léků.
Novější experimenty naznačily, že tyto morfologické popisy endocytárních příhod mohou být nedostatečné a vhodnější metoda klasifikace může být založena na klathrinové závislosti určitých drah s více podtypy klathrin-dependentní a klathrin-nezávislé endocytózy. Mechanistický vhled do nefagegocytární, klathrin-nezávislé endocytózy chyběl, ale nedávná studie ukázala, jak Graf1 reguluje vysoce rozšířenou klathrin-nezávislou endocytární dráhu známou jako CLIC/GEEC dráha.
Hlavní složky endocytární dráhy
Endocytární dráha savčích buněk se skládá z odlišných membránových kompartmentů, které internalizují molekuly z plazmatické membrány a recyklují je zpět na povrch (rané endosomy a recyklující endosomy) nebo je třídí na degradaci (pozdní endosomy a lysosomy). Hlavní složky endocytární dráhy jsou:
Clathrinem zprostředkovaná endocytóza
Hlavní cestou endocytózy ve většině buněk, a nejlépe pochopitelnou, je cesta zprostředkovaná molekulovým klathrinem. Tato velká bílkovina napomáhá tvorbě povrstvené jámy na vnitřním povrchu plazmatické membrány buňky. Tato jáma pak vyrůstá do buňky a vytváří povrstvený váček v cytoplazmě buňky. Tím do buňky přivádí nejen malou plochu povrchu buňky, ale také malý objem tekutiny z vnějšku buňky.
Kabáty fungují tak, že deformují dárcovskou membránu a vytvářejí vezikul, a také fungují při výběru vezikulárního nákladu. Kabátové komplexy byly dosud dobře charakterizovány, včetně: obalového proteinu-I (COP-I), COP-II a klathrinu. Kabáty klathrinu se podílejí na dvou zásadních transportních krocích: i) receptorem zprostředkované a fluidní fázi endocytózy z plazmatické membrány do časného endosomu a ii) transportu z TGN do endosomů. Při endosytóze se kabát klathrinu sestavuje na cytoplazmatickém povrchu plazmatické membrány a vytváří jámy, které se invaginují, aby se odštíply (scission) a staly se volnými CCV. V kultivovaných buňkách trvá sestavení CCV ~ 1min a každou minutu se jich může vytvořit několik set až tisíc nebo více. Hlavní lešenářskou složkou kabátu klathrinu je 190 kD protein zvaný klathrin s těžkým řetězcem (CHC) a 25 kD protein zvaný klathrin s lehkým řetězcem (CLC), které tvoří třínohé trimery, zvané triskeliony.
Vesikly se selektivně koncentrují a vylučují určité proteiny během tvorby a nejsou reprezentativní pro membránu jako celek. Adaptéry AP2 jsou multipodjednotkové komplexy, které vykonávají tuto funkci na plazmatické membráně. Nejlépe chápané receptory, které se nacházejí koncentrované v obalených váčcích savčích buněk, jsou LDL receptor (který odstraňuje LDL z cirkulující krve), transferrinový receptor (který přivádí do buňky ionty železa vázané transferrinem) a některé hormonální receptory (například receptor pro EGF).
V každém okamžiku je asi 25% plazmatické membrány fibroblastu tvořeno potaženými jámami. Protože potažená jáma má životnost asi minutu, než se do buňky zauzlí, fibroblast touto cestou zabírá její povrch asi jednou za 16 minut. Potažené váčky vytvořené z plazmatické membrány mají průměr asi 36 nm a životnost se měří během několika sekund. Jakmile je srst svlečena, zbývající váček se spojí s endosomy a postupuje endocytární cestou. Vlastní proces pučení, kdy je jáma přeměněna na váček, provádí klathrin za asistence souboru cytoplazmatických proteinů, který zahrnuje dynamin a adaptéry, jako je například adaptin.
Povrstvené jamky a puchýřky poprvé spatřili v tenkých částech tkáně v elektronovém mikroskopu Matt Lions a Parker George. Jejich význam pro odstranění LDL z krve objevili R. G Anderson, Michael S. Brown a Joseph L. Goldstein v roce 1976. Povrstvené puchýřky poprvé vyčistila Barbara Pearse, která objevila molekulu klathrinového obalu.