Кавеолы
Тип липидного рафта при эндоцитозе

В биологии кавеолы ​​( лат. caveolae , «маленькие пещеры»; единственное число, caveola ), которые являются особым типом липидного рафта , представляют собой небольшие (50–100 нанометров ) инвагинации плазматической мембраны в клетках многих позвоночных . Они являются наиболее распространенным поверхностным элементом многих типов клеток позвоночных, особенно эндотелиальных клеток, адипоцитов и эмбриональных хордовых клеток . [1] [2] Они были первоначально обнаружены Э. Ямадой в 1955 году. [3]

Эти колбообразные структуры богаты белками , а также липидами, такими как холестерин и сфинголипиды , и выполняют несколько функций в передаче сигнала . [4] Также считается, что они играют роль в механопротекции, механосенсорике , эндоцитозе , онкогенезе и поглощении патогенных бактерий и некоторых вирусов . [5] [6] [3] [7]

Кавеолины

Первоначально считалось, что формирование и поддержание кавеол в первую очередь обусловлено кавеолином [8] , белком массой 21 кДа. В клетках млекопитающих экспрессируются три гомологичных гена кавеолина: Cav1, Cav2 и Cav3. Эти белки имеют общую топологию: цитоплазматический N-конец с доменом каркаса, длинный шпилечный трансмембранный домен и цитоплазматический C-конец. Кавеолины синтезируются в виде мономеров и транспортируются в аппарат Гольджи. Во время их последующего транспорта через секреторный путь кавеолины связываются с липидными плотами и образуют олигомеры (14-16 молекул). Эти олигомеризованные кавеолины образуют кавеолы. Присутствие кавеолина приводит к локальному изменению морфологии мембраны. [9]

Кавинс

Белки кавина появились в конце 2000-х годов как основные структурные компоненты, контролирующие образование кавеол. [10] [11] [12] [13] Семейство белков кавина состоит из Cavin1 (также известного как PTRF), Cavin2 (также известного как SDPR), Cavin3 (также известного как SRBC) и Cavin4 (также известного как MURC). Было показано, что Cavin1 является основным регулятором образования кавеол во многих тканях, причем единственной экспрессии Cavin1 достаточно для морфологического образования кавеол в клетках, лишенных кавеол, но в изобилии содержащих Cav1. [14] [10] Cavin4, аналогичный Cav3, специфичен для мышц. [11]

Кавеолярный эндоцитоз

Кавеолы ​​являются одним из источников клатрин -независимого рафт-зависимого эндоцитоза. Способность кавеолинов к олигомеризации из-за их доменов олигомеризации необходима для образования кавеолярных эндоцитарных везикул. Олигомеризация приводит к образованию богатых кавеолином микродоменов в плазматической мембране. Повышенные уровни холестерина и вставка каркасных доменов кавеолинов в плазматической мембране приводят к расширению кавеолярной инвагинации и образованию эндоцитарных везикул. Затем деление везикулы от плазматической мембраны опосредуется ГТФазой динамином II, которая локализуется в шейке почкующейся везикулы. Высвобождаемая кавеолярная везикула может сливаться с ранней эндосомой или кавеосомой. Кавеосома представляет собой эндосомальный отсек с нейтральным pH, который не имеет ранних эндосомальных маркеров. Однако он содержит молекулы, интернализованные кавеолярным эндоцитозом. [9] [15]

Этот тип эндоцитоза используется, например, для трансцитоза альбумина в эндотелиальных клетках или для интернализации рецептора инсулина в первичных адипоцитах. [9]

Другие роли кавеол

  • Было показано, что кавеолы ​​необходимы для защиты клеток от механического стресса во многих типах тканей, таких как скелетные мышцы, эндотелиальные клетки и клетки хорды. [16] [17] [18]
  • Кавеолы ​​могут использоваться для проникновения в клетку некоторыми патогенами, и поэтому они избегают деградации в лизосомах. Однако некоторые бактерии не используют типичные кавеолы, а только богатые кавеолином области плазматической мембраны. Патогены, использующие этот эндоцитарный путь, включают вирусы, такие как SV40 и вирус полиомы, и бактерии, такие как некоторые штаммы Escherichia coli , Pseudomonas aeruginosa и Porphyromonas gingivalis . [15]
  • Кавеолы ​​также играют роль в передаче сигналов по клеткам. Кавеолины связываются с некоторыми сигнальными молекулами (например, eNOS) через свой домен каркаса и, таким образом, могут регулировать их передачу сигналов. Кавеолы ​​также участвуют в регуляции каналов и в передаче сигналов кальция. [15]
  • Кавеолы ​​также участвуют в регуляции липидов. Высокие уровни кавеолина Cav1 экспрессируются в адипоцитах. Кавеолин ассоциируется с холестерином, жирными кислотами и липидными каплями и участвует в их регуляции. [15]
  • Кавеолы ​​также могут служить механосенсорами в различных типах клеток. В эндотелиальных клетках кавеолы ​​участвуют в ощущении потока. Хроническое воздействие стимула потока приводит к повышению уровня кавеолина Cav1 в плазматической мембране, его фосфорилированию, активации сигнального фермента eNOS и ремоделированию кровеносных сосудов. В гладкомышечных клетках кавеолин Cav1 играет роль в ощущении растяжения, которое запускает прогрессирование клеточного цикла. [15]

Ингибиторы

Некоторые известные ингибиторы пути кавеол – филипин III, генистеин и нистатин . [9]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Никсон, Сьюзан Дж.; Картер, Адриан; Вегнер, Джереми; Фергюсон, Чарльз; Флотенмейер, Маттиас; Ричес, Джейми; Кей, Брайан; Вестерфилд, Монте; Партон, Роберт Г. (1 июля 2007 г.). «Кавеолин-1 необходим для развития невромаста боковой линии и хорды». Журнал клеточной науки . 120 (13): 2151–2161. doi : 10.1242/jcs.003830 . PMID  17550965.
  2. ^ Ло, Харриет П.; Холл, Томас Э.; Партон, Роберт Г. (13 января 2016 г.). «Механопротекция кавеолами скелетных мышц». BioArchitecture . 6 (1): 22–27. doi :10.1080/19490992.2015.1131891. PMC 4914031 . PMID  26760312. 
  3. ^ ab Li, Xiang-An; Everson, William V.; Smart, Eric J. (апрель 2005 г.). «Кавеолы, липидные рафты и сосудистые заболевания». Тенденции в сердечно-сосудистой медицине . 15 (3): 92–96. doi :10.1016/j.tcm.2005.04.001. PMID  16039968.
  4. ^ Андерсон, Ричард Г. В. (июнь 1998 г.). «Система мембран кавеол». Annual Review of Biochemistry . 67 (1): 199–225. doi : 10.1146/annurev.biochem.67.1.199 . PMID  9759488.
  5. ^ Партон, Роберт Г.; дель Посо, Мигель А. (февраль 2013 г.). «Кавеолы ​​как сенсоры, защитники и организаторы плазматической мембраны». Nature Reviews Molecular Cell Biology . 14 (2): 98–112. doi :10.1038/nrm3512. PMID  23340574. S2CID  21940682.
  6. ^ Франк, Филипп Г; Лисанти, Майкл П (октябрь 2004 г.). «Кавеолин-1 и кавеолы ​​при атеросклерозе: дифференциальные роли в образовании жировых полос и неоинтимальной гиперплазии». Current Opinion in Lipidology . 15 (5): 523–529. doi :10.1097/00041433-200410000-00005. PMID  15361787. S2CID  20778606.
  7. ^ Пелкманс, Лукас (декабрь 2005 г.). «Секреты эндоцитоза, опосредованного кавеолами и липидными плотами, раскрытые вирусами млекопитающих». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research . 1746 (3): 295–304. doi : 10.1016/j.bbamcr.2005.06.009 . PMID  16126288.
  8. ^ Кавеолы ​​в Национальной медицинской библиотеке США, медицинские предметные рубрики (MeSH)
  9. ^ abcd Lajoie, Patrick; Nabi, Ivan R. (2010). Липидные плоты, кавеолы ​​и их эндоцитоз . Международный обзор клеточной и молекулярной биологии. Т. 282. С. 135–163. doi :10.1016/S1937-6448(10)82003-9. ISBN 978-0-12-381256-8. PMID  20630468.
  10. ^ ab Hill, Michelle M.; Bastiani, Michele; Luetterforst, Robert; Kirkham, Matthew; Kirkham, Annika; Nixon, Susan J.; Walser, Piers; Abankwa, Daniel; Oorschot, Viola MJ; Martin, Sally; Hancock, John F.; Parton, Robert G. (январь 2008 г.). "PTRF-Cavin, консервативный цитоплазматический белок, необходимый для формирования и функционирования кавеолы". Cell . 132 (1): 113–124. doi :10.1016/j.cell.2007.11.042. PMC 2265257 . PMID  18191225. 
  11. ^ ab Bastiani, Michele; Liu, Libin; Hill, Michelle M.; Jedrychowski, Mark P.; Nixon, Susan J.; Lo, Harriet P.; Abankwa, Daniel; Luetterforst, Robert; Fernandez-Rojo, Manuel; Breen, Michael R.; Gygi, Steven P.; Vinten, Jorgen; Walser, Piers J.; North, Kathryn N.; Hancock, John F.; Pilch, Paul F.; Parton, Robert G. (29 июня 2009 г.). "MURC/Cavin-4 и члены семейства cavin образуют тканеспецифичные кавеолярные комплексы". Journal of Cell Biology . 185 (7): 1259–1273. doi :10.1083/jcb.200903053. hdl : 2144/3220 . PMC 2712963. PMID  19546242 . 
  12. ^ Ковтун, Алексей; Тиллу, Викас А.; Ариотти, Николас; Партон, Роберт Г.; Коллинз, Бретт М. (1 апреля 2015 г.). «Белки семейства кавинов и сборка кавеол». Журнал клеточной науки . 128 (7): 1269–1278. дои : 10.1242/jcs.167866. ПМЦ 4379724 . ПМИД  25829513. 
  13. ^ Партон, Роберт Г.; Коллинз, Бретт М. (13 декабря 2016 г.). «Раскрытие архитектуры кавеол». Труды Национальной академии наук . 113 (50): 14170–14172. Bibcode : 2016PNAS..11314170P. doi : 10.1073/pnas.1617954113 . PMC 5167180. PMID  27911845 . 
  14. ^ Лю, Либин; Браун, Деннис; Макки, Мэри; ЛеБрассер, Натан К.; Янг, Дэн; Альбрехт, Кеннет Х.; Равид, Катя ; Пильч, Пол Ф. (октябрь 2008 г.). «Удаление кавина/PTRF приводит к глобальной потере кавеол, дислипидемии и непереносимости глюкозы». Клеточный метаболизм . 8 (4): 310–317. doi :10.1016/j.cmet.2008.07.008. PMC 2581738. PMID  18840361 . 
  15. ^ abcde Партон, Роберт Г.; Саймонс, Кай (март 2007 г.). «Множественные грани кавеол». Nature Reviews Molecular Cell Biology . 8 (3): 185–194. doi :10.1038/nrm2122. PMID  17318224. S2CID  10830810.
  16. ^ Ло, Харриет П.; Холл, Томас Э.; Партон, Роберт Г. (2 января 2016 г.). «Механопротекция кавеолами скелетных мышц». BioArchitecture . 6 (1): 22–27. doi :10.1080/19490992.2015.1131891. PMC 4914031 . PMID  26760312. 
  17. ^ Ченг, Джейд ПХ; Мендоса-Топаз, Каролина; Говард, Джиллиан; Чедвик, Джессика; Швец, Елена; Коуберн, Эндрю С.; Данмор, Бенджамин Дж.; Кросби, Алекси; Моррелл, Николас В.; Николс, Бенджамин Дж. (12 октября 2015 г.). «Кавеолы ​​защищают эндотелиальные клетки от разрыва мембраны во время повышенного сердечного выброса». Журнал клеточной биологии . 211 (1): 53–61. doi : 10.1083/jcb.201504042. PMC 4602045. PMID  26459598. 
  18. ^ Lim, Ye-Wheen; Lo, Harriet P.; Ferguson, Charles; Martel, Nick; Giacomotto, Jean; Gomez, Guillermo A.; Yap, Alpha S.; Hall, Thomas E.; Parton, Robert G. (июль 2017 г.). «Кавеолы ​​защищают клетки хорды от катастрофического механического отказа во время развития». Current Biology . 27 (13): 1968–1981.e7. Bibcode : 2017CBio...27E1968L. doi : 10.1016/j.cub.2017.05.067 . PMID  28648821.
  • Гистологическое изображение: 21402loa – Система обучения гистологии в Бостонском университете
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Caveolae&oldid=1245409767"