Rezeptor-vermittelte Endozytose liegt vor, wenn große Mengen bestimmter Moleküle in eine Zelle importiert werden, nachdem sie an Zelloberflächenrezeptoren gebunden sind. Die an diese Rezeptoren gebundenen Moleküle werden durch die Einfaltung der Zelloberflächenmembran in die Zelle aufgenommen, die schließlich in der Zelle zu einem Vesikel abgeklemmt wird. Strukturproteine wie Clathrin beschichten das knospende Bläschen.

Clathrin-vermittelte Endozytose von LDL

Ein gut charakterisiertes Beispiel für Rezeptor-vermittelte Endozytose ist der Transport von Low-Density-Lipoproteinen (LDL-Cholesterin) in die Zelle. LDL bindet an Transmembranrezeptoren auf der Zellmembran. Adapterproteine ermöglichen es Clathrin, sich an die innere Oberfläche der Membran zu binden. Diese Proteinkomplexe biegen die Membran nach innen, wodurch ein Clathrin-beschichtetes Vesikel im Inneren der Zelle entsteht. Der Hals des endozytären Vesikels wird durch einen Komplex aus dem Protein Dynamin und anderen akzessorischen Proteinen von der Membran abgeklemmt.

Das endozytäre Vesikel verschmilzt mit einem frühen Endosom, und das LDL dissoziiert aufgrund eines niedrigeren pH-Werts von den Rezeptorproteinen. Leere Rezeptorproteine werden in Transportvesikel getrennt, um wieder in die äußere Zellmembran eingefügt zu werden. LDL verbleibt im Endosom, das an ein Lysosom bindet. Das Lysosom liefert Verdauungsenzyme, die LDL in freies Cholesterin aufspalten, das von der Zelle verwendet werden kann.

Die Rolle der Rezeptor-vermittelten Endozytose

Die Rezeptor-vermittelte Endozytose wird auch zur Regulierung der Zellsignalisierung eingesetzt. Die Sequestrierung ist eine der wichtigsten Methoden zur Regulierung von Signalrezeptoren, und der Prozess beinhaltet das Einbringen von Rezeptoren in die Zelle durch Endozytose. Einige Rezeptoren werden in Vesikeln gespeichert, bis sie wieder benötigt werden, andere werden durch proteolytische Enzyme abgebaut. Andere Signalwege erfordern eine Rezeptor-vermittelte Endozytose, um die Signaltransduktion (d. h. die Weitergabe des Signals an die Zelle) zu ermöglichen. Es gibt auch alternative Wege für die Endozytose, von denen Caveolin der am besten untersuchte ist. Im Gegensatz zu Clathrin, das an die Oberfläche der Doppelschicht bindet, fügt sich Caveolin in die Lipiddoppelschicht ein.

Nutzung rezeptorbasierter endozytärer Signalwege durch Krankheitserreger

Einige Bakterien und Viren können in Wirtszellen eindringen, indem sie die nativen Rezeptoren des Wirts kapern. Das Influenzavirus kann über Clathrin-vermittelte und andere endozytäre Wege in Wirtszellen eindringen. Das Virus bindet an Rezeptoren auf der Zelloberfläche, verschafft sich Zugang zur Wirtszelle und entweicht später aus dem Endosom.

Einige Krankheitserreger setzen Giftstoffe frei, die sich an Wirtsrezeptoren anheften, um die Zelle dazu zu bringen, sie aufzunehmen. Das Bakterium Bacillus anthracis produziert das Toxin, das als Milzbrand bekannt ist; Dieses Toxin kann an die Rezeptoren der Wirtszelle binden, eine Endozytose durchlaufen und dann aus dem späten Endosom entweichen, um klinische Nekrosesymptome zu verursachen.