Rezeptorvermittelte Endozytose

Über die rezeptorvermittelte Endozytose können Verbindungen in hohen Konzentrationen in die Zelle aufgenommen werden, ohne, dass gleichzeitig eine große Menge extrazellulärer Flüssigkeit internalisiert werden muss. Über diesen Mechanismus werden z.B. LDL, Eisen bzw. Transferrin und der epidermale Wachstumsfaktor aufgenommen.

Rezeptorproteine

Für jede Substanz, die über rezeptorvermittelte Endozytose aufgenommen wird, gibt es einen spezifischen Rezeptor. Dabei handelt es sich um Transmembranproteine, die auf der extrazellulären Seite eine Bindedomäne für den entsprechenden Liganden besitzen. In welchem Umfang ein Ligand endozytiert wird, hängt von der Konzentration des entsprechenden Rezeptors auf der Zelloberfläche ab. Benötigt eine Zelle z.B. Cholesterin für die Membransythese, werden vermehrt LDL-Rezeptoren gebildet.

Bindung und Aufnahme von Liganden

Bindet ein Ligand an seinen Rezeptor, induziert dies vermutlich eine Konformationsänderung im Rezeptor, was dazu führt, dass eine spezifische Aminosäure-Sequenz in der intrazellulären Domäne exponiert wird. Diese Sequenz bindet Adapterproteine, wodurch der Rezeptor in sogenannte coated pits in der Plasmembran sortiert wird. Dann werden mithilfe des Mantelproteins Clathrin endozytotische Vesikel gebildet. Nach Abschnürung von der Membran durch das Protein Dynamin werden die Vesikel zum Endosom transportiert und fusionieren mit diesem Zellorganell.

Freisetzung des Liganden und Rezeptor-Recycling

Ligand und Rezeptor können je nach Substanz verschiedene Ziele haben. Im Fall von LDL wird das Cholesterol im Endosom freigesetzt. Das Lumen des Organells hat im Vergleich zum extrazellulären Raum einen leicht sauren pH-Wert, was die Bindung zwischen Rezeptor und Ligand auflöst. Das Rezeptorprotein wird recycelt und zurück zur Plasmamembran transportiert. Das LDL gelangt vom Endosom zum Lysosom und wird dort hydrolysiert, wodurch ungebundenes Cholesterin frei wird.

Im Fall von Transferrin wird sowohl der Ligand als auch der Rezeptor recycelt. Im Endosom führt der niedrige pH-Wert dazu, dass das gebundene Eisen vom Transferrin freigesetzt wird, das Protein selbst bleibt aber am Rezeptor gebunden. Der Komplex aus Transferrin und Rezeptor wird zusammen zurück zur Plasmamembran transportiert.

Der EGF-Rezeptor wird gemeinsam mit seinem Liganden im Lysosom abgebaut und nicht recyclt. Andere Rezeptoren werden in polaren Zellen wie Epithelzellen über die Transzytose zur anderen Seite der Zelle transportiert und geben dort den Liganden wieder in den extrazellulären Raum ab.