Endositosis

TRANSPOR DARI  MEMBRAN PLASMA KE SEL DENGAN CARA ENDOSITOSIS

Transpor dimulai dari permukaan sel oleh lisosom dengan proses endositosis, sel-sel mengambil makromolekul, partikulat zat, dan sel lain. Proses ini materi yang akan ditelan membentuk vesicle endositik. Berdasarkan vesicle yang terbentuk dibedakan menjadi dua jenis yaitu:1.      Fagositosis (sel makan) yaitu:
Masuknya materi berukuran besar ke dalam sel seperti mikroorganisme atau sel-sel mati melalui vesikel besar yang disebut fagosom berdiameter > 250nm.2.      Pinositosis (sel minum ) yaitu:
Menelan cairan dan zat terlarut melalui vesikel berukuran kecil dengan diameter kira-kira 100 nm.Kebanyakan eukariotik menelan dan mencerna zat dengan cara fagositosis dan pinositosis.

A.      Fagositosis Sel khusus bisa Menelan Partikel Besar

Fagositosis adalah bentuk khusus dari endositosis yang menelan partikel besar melalui vesikula endositik besar yang disebut phagosom. Protozoa memakan partikel besar dengan cara membawanya ke pagosom  berakhir di lisosom dan hasil pencernaan dibawa ke sitosol  digunakan sebagai makanan. Namun beberapa sel organisme multiseluler  mampu menelan lebih hemat partikel besar. Misalnya dalam usus hewan partikel makanan dipecah secara ekstrasel dan hasil hidrolisis dibawa ke sel.

Pada umumnya Fagositosis penting bagi hewan selain untuk mendapatkan gizi dilakukan oleh sel-sel khusus  yang disebut fagosit professional. Pada mamalia, 3 kelompok sel darah putih yang berperan sebagai fagosit-profesional yaitu makrofag, neutrofil dan sel dendritik. Semua sel itu berkembang dari stem sel hemopoitik. Ketiga sel ini melawan infeksi dengan memakan mikroorganisme yang menyerang. Makrofag juga mempunyai peran dalam memakan sel-sel yang telah mati yang dilakukan oleh apoptosis. Sebagai contohnya Makrofag memakan lebih dari 10 sel darah merah yang rusak setiap hari.

Sedangkan vesikel endositik yang terlibat dalam pinositosis seragam dan berukuran kecil, phagosom memiliki diameter hampir sama dengan partikel yang ditelannya seperti pada gambar Phagosom berfusi dengan lisosom di dalam sel, dan mencerna materi yang tergradasi. Zat yang sulit dicerna akan tetap di lisosom, membentuk badan sisa (residual bodies). Beberapa komponen di dalam membran plasma tidak pernah mencapai lisosom, karena mereka akan diambil dari phagosom sebagai vesikula transport dan diangkut  kembali ke membran plasma.
Menjadi partikel phagocytosed, partikel harus terlebih dahulu terikat di permukaan fagosit. Namun, tidak semua partikel terikat yang tertelan. Fagosit memiliki bermacam permukaan reseptor yang khusus yang fungsinya dihubungkan sistem phagocytic di sel. Tidak seperti pinocytosis yang merupakan proses yang kontinu, pada fagositosis, reseptor fagositosis diaktifkan oleh sinyal transmit ke dalam sel untuk direspon. Karakter pemicu terbaik dari Antibodi, yaitu melindungi kita dengan cara mengikat permukaan mikroorganisme penginfeksi dengan membentuk selubung di daerah ekor pada setiap molekul antibodi, yang disebut daerah Fc. Selubung antibody ini disusun oleh reseptor Fc spesifik pada permukaan makrofag dan neutrofil, yang menginduksi sel fagositosis untuk memperpanjang pseudopods ketika menelan partikel dan bergabung di ujung membentuk phagosom, 

Beberapa kelompok reseptor fagositosis bekerjasama dengan antibody menandai mikroba untuk dihancurkan. Lainnya mengenali oligosakarida pada permukaan mikroorganisme tertentu. Namun, Sel lain yang sudah dikenali telah mati oleh apoptosis, sel apoptosis kehilangan penyebaran asimetri fosfolipid dalam membran plasmanya. Sebagai akibatnya, phosphatidyleserine bermuatan negatif, yang biasanya terbatas pada selebaran sitosol dari lapisan ganda lipid, sekarang terbuka di bagian luar sel, dimana hal tersebut mengakibatkan fagositosis dari sel mati.

Hebatnya, makrofag juga akan memakan berbagai partikel benda mati-seperti kaca, manik-manik lateks, atau serat asbes, namun mereka tidak memakan sel-sel hewan hidup. Sel hewan hidup seperti memberikan sinyal “jangan makan saya” ke permukaaan protein dan ini menghambat reseptor yang ada dipermukaan makrofag. Reseptor penghambat mengambil Tirosin fosfatase yang merupakan lawan dari sinyal intraseluller untuk memulai phagocytosis. Jadi fagositosis, seperti pada beberapa proses sel lainnya, tergantung pada keseimbangan antara sinyal positive yang mengaktifkan proses dan sinyal negatif yang menghambat proses itu. 

B.       Vesikula Pinositik  dibentuk dari lubang berselubung di Membran Plasma

Semua Sel eukariotik membentuk lubang pencernaan yaitu vesikula pinositik kecil di membran plasma, yang kemudian kembali ke permukaan sel. Pada Membran plasma, proses pinositik tergantung pada tipe sel. Sebuah  makrofag, misalnya, menelan 25% dari volume cairan dalam satu jam. Ini berarti bahwa ia harus menelan 3% dari membran plasma setiap menit, atau 100%  dalam setengah jam. Fibroblast endocytose pada tingkat agak rendah (1 perminute%), dimana beberapa amuba menelan membran plasma mereka bahkan lebih cepat.

Siklus Endocytic sering dimulai pada lubang clathrin berselubung (Clathrin-coated pits). Daerah-daerah khusus biasanya menempati sekitar 2% dari luas total membran plasma. Dalam waktu satu menit terjadi invaginasi membentuk vesikel clathrin-berselubung.

 Diperkirakan bahwa sekitar 2500 vesicels clathrin berselubung meninggalkan membran plasma dari fibroblast setiap menit. Vesicles berselubung menumpang sementara ke lubang berselubung, dalam beberapa detik terbentuk kemudian melepaskan selubung dan menyatu dengan endosom awal. Ketika cairan ekstraselular terperangkap dalam lubang clathrin berselubung dan di invaginasi ke bentuk coated vesicles, setiap zat terlarut dalam cairan ekstraselular diinternalisasikan dan disebut fase cairan endositosis 

C.      Tidak Semua Vesikula Pinocytic dilapisi Clathrin berselubung

Selain lubang clathrin berselubung dan vesikel, ada sel-sel yang dapat membentuk vesikula pinocytic. Salah satunya permulaan jalur pendek disebut caveolae (dari bahasa Latin untuk "lubang kecil"), awalnya diakui sebagai kemampuan untuk mengangkut molekul mengelilingi sel endotel, yang membentuk lapisan dalam pembuluh darah. Caveolae hadir dalam membran plasma pada banyak tipe sel, dan beberapa diantaranya dapat dilihat melakukan invaginasi dengan menggunakan mikroskop elektron.

Mereka berpikir itu bentuk dari lipid raft, bagian kecil dari membran plasma yang kaya kolesterol, glykospingolipid, dan GPI tempat perlekatan protein membran. Struktur utama protein dalam caveolae adalah caveolin, protein integral di membran yang menyatu merupakan anggota kelompok protein heterogen.Invaginasi Caveolae diperkirakan menghantarkan dan mengumpulkan protein berdasarkan komposisi lemak membran calveolar, bukan oleh perakitan selubung protein sitosol. Caveolae yang diambil dari membran plasma dan bisa mengirimkan isinya ke kompartemen seperti endosom atau (yang prosesnya disebut transcytosis) ke membran plasma di sisi berlawanan dari sel terpolarisasi. Beberapa virus hewan juga masuk sel dalam vesikel berasal dari caveolae. Virus pertama kali dikirimkan ke kompartemen seperti endosome dan bergerak ke ke ER. Di ER, genome di benamkan di sitosol untuk memulai siklus infeksi. Ini tetap menjadi misteri bagaimana materi endocytosed dalam vesikula caveolae yang diturunkan dapat berakhir di lokasi yang berbeda begitu banyak dalam sel. 

D.      Pemasukan Makromolekul ekstraselular diseleksi oleh endositosis yang dibantu reseptor

Kebanyakan pada sel-sel hewan, lubang clathrin berselubung dan vesikula memberikan jalur efisien untuk mengambil makromolekul spesifik dari cairan ekstraselular. Proses ini disebut endositosis yang dibantu reseptor, makromolekul mengikat protein reseptor transmembran, terakumulasi dalam lubang berselubung, dan lalu dimasukkan ke sel sebagai kompleks reseptor-makromolekul dalam vesikula clathrin berselubung (lihat Gambar 3). Endositosis yang dibantu reseptor menyediakan mekanisme selektif yang meningkatkan efisiensi dari ligan tertentu lebih dari seratus kali, sehingga komponen yang kecil dari cairan ekstraselular secara khusus dapat diambil dalam jumlah besar tanpa mengambil dalam volume besar cairan ekstraselular. Sebuah contoh yang dipahami dengan baik dan fisiologis penting adalah proses dimana sel-sel mamalia mengambil kolesterol.

Banyak sel-sel hewan mengambil kolesterol melalui reseptor endositosis dengan cara memperoleh sebagian besar kolesterol yang dibutuhkan untuk membuat membran baru. Jika Jika pengambilan itu terhalang, kolesterol terakumulasi dalam darah dan dapat berkontribusi membentuk plak/kerak di pembuluh darah disebut plak atherosklerosis, timbunan lemak dan jaringan berserat dapat menyebabkan stroke dan serangan jantung karena menghalangi aliran darah. Bahkan, itu adalah melalui studi manusia dengan kecenderungan genetik yang kuat untuk atherosklerosis bahwa mekanisme dari reseptor endositosis.
Sebagian besar kolesterol diangkut dalam darah sebagai ester cholesterol dalam bentuk partikel lipid-protein yang dikenal sebagai lipoprotein densitas rendah (LDL) 

Ketika sel membutuhkan kolesterol untuk sintesis membran, ia membuat protein reseptor transmembran untuk LDL, dan memasukan ke dalam membran plasma. Setelah di membran plasma, reseptor LDL berdifusi sampai mereka bergabung dengan lubang clathrin-berselubung yang dalam proses pembentukan Lubang berselubung terus membentuk vesikel berselubung, setiap LDL partikel yang terikat pada reseptor LDL dalam lubang berselubung dengan cepat terinternalisasi dalam vesikel berselubung. Setelah memasuki clathrin berselubung, vesikel memberikan isinya ke endosom awal, yang terletak dekat pinggiran sel. LDL dan LDL reseptors bertemu pada pH rendah dalam endosom, LDL dilepaskan dari reseptor dan dikirim melalui endosom akhir secara lambat untuk lisosom. Ester kolesterol dalam partikel LDL, dihidrolisis menjadi kolesterol bebas, yang digunakan sel untuk sintesis membran baru. Jika kolesterol bebas terlalu banyak terakumulasi dalam sel, sintesisi protein dan reseptor protein LDL disel akan tertutupi, itu bisa menghentikan pengambilan kolesterol.

Jalur pengambilan kolesterol terganggu pada orang yang mewarisi gen cacat pengkodean reseptor protein LDL. Kolesterol tinggi dalam darah mempengaruhi individu untuk perkembangan atherosklerosis, dan banyak yang meninggal pada usia dini karena serangan jantung akibat penyakit arteri koroner.  Beberapa kasus, reseptor kurang, reseptor rusak di tempat pengikatan ekstraselular untuk LDL atau situs pengikatan reseptor intraseluler yang melekat pada selubung di clathrin – lubang kecil berselubung (gambar 6  skenario B). Belakangan ada kasus, Pengikatan protein reseptor LDL ada, tetapi gagal di daerah clathrin-berselubung di membran plasma. Meskipun LDL berikatan dengan permukaan sel-sel mutan tidak diinternalisasikan, langsung diperlihatkan oleh lubang clathrin berselubung pada endosistosis yang dibantu reseptor dari kolesterol.

Lebih dari 25 reseptor berbeda yang diketahui membantu dalam endositosis yang dibantu reseptor pada molekul dengan tipe berbeda, mereka semua tampaknya menggunakan jalur clathrin lubang berselubung yang sama. Banyak dari reseptor seperti reseptor LDL lubang kecil berselubung terlepas dari apakah mereka telah terikat ligan spesifik mereka. Lain-lain masukkan preferentially ketika terikat dengan ligan tertentu, menunjukkan bahwa perubahan konformasi ligan induksi diperlukan bagi mereka untuk mengaktifkan urutan sinyal yang menuntun mereka ke dalam lubang. Karena protein plasma membran jatuh menjadi terkonsentrasi di lubang dilapisi clathrin harus berfungsi sebagai penyaring molekul protein membran plasma disana.

E.       Bahan Endositosis Tidak Diperoleh kembali Dari Endosomes yang berakhir di Lisosom

Kompartemen membran sel dapat menjadi komplek, dapat dilihat dengan mikroskop elektron dengan menambahkan molekul pelacak yang mudah terdeteksi yaitu enzim peroksida, ke dalam media ekstraseluler dan meninggalkan sel beberapa waktu sampai diambil endositosis. Distribusi dari molekul setelah penangkapannya menunjukkan kompartemen endosomal sebagai satu set heterogen, tabung tertutup dalam selaput yang melindungi sel pinggiran ke wilayah perinuklear, dimana sering berada dekat golgi. Dua setendosom berurutan data dibedakan dengan mudah dalam percoban pelabelan tersebut. Molekul pelacak muncul dalam satu menit atau lebih awal endosom, tepat di bawah membran plasma.Setelah 5-15 menit, pindah ke endosom, dekat dengan aparatus Golgi inti Awal dan akhir endosom berbeda dengan  komposisi protein. Kompartemen endosomal disimpan asam (pH -6) oleh vascular H⁺ ATPase dalam membran endosomal memompa H⁺ke dalam lumen sitosol. Kita telah melihat bahan bagaimana endositosis yang mencapai endosom bercampur dengan hidrolisis asam yang baru disintesis dan berakhir menjadi rusak di lisosom.

F.       Protein Spesifik dipindahkan dari awal Endosomen dan Kembali ke Membran Plasma

Endosom awal membentuk kompartemen yang bertindak sebagai stasiun penyortiran utama di jalur endocytic, hanya bagian cis dan trans dari kompleks golgi melayani fungsi dari jalur secretori-biosintetik. Dalam lingkungan asam endosome awal, banyak protein reseptor internal mengubah, menyesuaikan dan melepaskan ligannya, hanya reseptor M6P membongkar muatan asam hidrolase di late endosomes. Beberapa Ligan endocytosis memisahkan diri dari reseptornya pada endosome awal yang selalu dihancurkan oleh lisosom, bersama dengan komponen endosome yang lain, Beberapa ligan endositosis lainnya bertukar dan  terikat menurut jenis reseptor.

Tweet