· Следующий, клатрин-зависимый эндоцитоз прежде назывался как "рецептор-опосредованный". Данный вид эндоцитоза характеризуется концентрацией высокоаффинных трансмембранных рецепторов и связанных с ними лиганд в выемках плазматической мембраны. Покрытие этих выемок сформировано в процессе сборки специальных цитозольных белков, главным образом связанных с определенными единицами клатрина. Этот белок состоит из трех вытянутых тяжелых и плотно связанных цепей, собранных в полигональную упаковку.
При такой структуре клатрин способен деформировать плазмалемму, преобразуя ее поверхность в выемки. Эти выемки инвагинируют и формируют эндоцитарную вакуоль, изнутри покрытую полигонально упакованным клатрином. Таким образом сформированная эндоцитарная вакуоль переносит внутрь клетки комплекс трансмембранных рецепторов, соединенных с лигандами поглощаемого материала. При нефизиологической стимуляции клетки клатрин способен к спонтанной сборке в закрытую полигональную упаковку, тогда как при физиологических условиях для такой сборки полипротеина необходимо присутствие покрывающих выемку специальных белков (assemble proteins, АР) - мономерного АР180 и гетеротетрамерного протеинового комплекса адаптора APl-4, которые опосредуют формирование везикулы при ее субклеточной локализации. В последний комплекс входят две большие структурно связанные субъединицы, названные α- и β-адаптинами, центральная субъединица - µ2 и малая субъединица - σ2. Этот адаптивный комплекс назван "мускулом", который напрямую активирует клатрин к сборке для покрытия выемок, в результате чего изменяется цитоскелет и происходит инвагинация плазмалеммы. Место сборки клатрина определяет α-субъединица, привязывая комплекс АР2 к плазмалемме, тогда как остальные субъединицы привязаны специфично к другим органеллам клетки. В процессе клатрин-зависимого эндоцитоза принимают участие ГТФазы Arf- и Sаг-групп.
В последнее десятилетие в мембранах клеток млекопитающих исследователями были обнаружены микродомены, размером 40--50 нм, диффузно связанные с липидами. Эти участки преимущественно состоят из высокоорганизованных насыщенных липидов и холестерола, который латерально подвижен относительно второго уровня ненасыщенных липидов мембраны. При формировании инвагинаций плазмалеммы ограничение поглощенного материала в таких микроучастках происходит с помощью холестерола. Уникальный липидный состав участков, определяющих местоположение микродоменов, является физической основой для специфической сортировки белков мембраны, а гликолипиды составляют для них трансмембранную область.
· Кавеолин- и клатрин-независимый эндоцитоз. Исследования последних лет позволили отнести липидные участки клеточной мембраны к специфическому механизму эндоцитоза, в котором не используются кавеолин и клатрин. Описано несколько маркеров для этих липидных участков клеточной мембраны, такие как субблоки связанные с липидами бактериальных токсинов, а также рецепторы мембраны - гликосфинголипиды GM1, Gb3 и другие. С помощью ультрастуктурных и биохимических исследований установлен клатрин-независимый эндоцитоз интерлейкина 2 в лимфоцитах, который конститутивно возможен при наличии рецептора к этому цитокину. Это подтверждает известный факт, что лимфоциты лишены кавеолина и имеют рецептор к IL-2
Необходимо отметить роль динамина, который используется клетками при фагоцитозе, кавеолин- и клатрин-опосредованном эндоцитозах, а также в независимых от этих белков видах эндоцитоза. Этот протеин выступает как регулятор мембранного перемещения на поверхности клетки, является ГТФазой, молекулярной массой 100 кДа, и содержит несколько доменов, которые поддерживаются фосфотидилинозитол -4,5-бифосфатными связями. Информация о динамине закодирована в его собственном ГТФаз-активиру ющем белке внутри ГТФ-эффекторного домена. Впоздней стадии формирования везикул при взаимодействии ГТФазного эффекторного домена с другим концевым доменом – аргинином, динамин преобразуется в гексагональную кольцевую структуру типа «воротника», который отшнуровывает вакуоль от плазмалеммы. Тем не менее, точная функция динамина еще не определена, и на настоящий момент существуют 2 модели механизма его воздействия на отделение везикул от мембраны. Соответственно первой, динамин в отличие от остальных членов семейства ГТФаз может функционировать как механохимический фермент, при гидролизе ГТФ структурно сжимаясь. В этом случае динамин физически преобразуется в очень плотную структуру и как своеобразный жгут отшнуровывает везикулы от мембраны. Вторая, основана на наблюдениях, указывающих, что спираль, образованная динамином в присутствии ГТФ имеет большие промежутки. Это предполагает, что динамин действует как молекулярная пружина, проталкивая сформированную везикулу через цитозоль.
Как уже упоминалось выше, процесс перемещения вирусного генома и сопутствующих белков через мембрану клетки-хозяина называется пенетрацией или проникновением. Эволюция не создала для вирусов специфических структур, обеспечивающих их вход в клетку, и поэтому они используют клеточные рецепторы и порталы, существующие для проникновения жизненно-важных компонентов при нормальном функционировании клетки. Так, показано, что вирусы для входа в клетки-хозяева используют все эндоцитарные пути, включая клатрин-, кавеолин-опосредованные и недавно описанные независимые от этих белков виды эндоцитоза, а так же макропиноцитоз. Известны вирусы, которые могут проникать в клетки двумя механизмами, как с помощью эндоцитоза, зависимого от клатрина и кавеолина, так и путем, независимым от этих белков.
Для разграничения вирусов в зависимости от механизма проникновения в данной работе была использована вышеобозначенная классификация порталов для проникновения биологически активных веществв клетки (см. далее таблицу).Необходимо отметить, что некоторыми исследователями наряду с указанными механизмами входа вирусов также выделяются холестерол- и динамин-зависимые виды эндицитоза, но так как очень часто эти белки используются клеткой на различных этапах перемещения эндоцитарных везикул, то, возможно, нецелесообразно выделять последние два вида эндоцитоза.
Если рассматривать широкий спектр вирусов, то большинство из них для своего проникновения используют путь клатрин- опосредованного эндоцитоза (таблица). Данный путь физиологически наиболее эффективен, так как в этом случае вирусы защищены от воздействия на них биологически активных веществ цитоплазмы клеточной мембраной, формирующей эндоцитарную вакуоль. В пределах вакуоли вирусные частицы могут перемещаться и проникать в более глубокие области цитоплазмы с помощью механизма, получившего название "груз" - "cargo". Этот механизм осуществляется опосредовано через микротрубочки и используется для перемещения частиц размером больше 20 нм, так как из-за большого размера физические свойства цитоплазмы не позволяют самостоятельно везикулам свободно диффундировать. В этот процесс вовлекаются три различных класса биомолекул-моторов: кинезин, динеин и миозин.
| Семейства вирусов | Механизмы проникновения | ||
| "Неодетые" вирусы без суперкапсида | |||
| Пикорнавирусы | |||
| Полиовирус | Слияние вирусной оболочки и плазмалеммы клеток | ||
| и динамин-независимый эндоцитоз | |||
| Вирус ЕСН01 | Кавеолин-опосредованный эндоцитоз | ||
| род Пареховирусов, | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Риновирус человека 2 и 14 | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Риновирус человека 2 | Слияние вирусной оболочки и плазмалеммы клеток | ||
| Реовирусы | |||
| Ротавирус человека | Клатрин-опосредованный эндоцитоз и эндоцитоз, независимый | ||
| от клатрина и кавеолина | |||
| Паповавирусы | |||
| Вирус обезьян 40 | Кавеолин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Вирус полиомы | Кавеолин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Вирус папилломы коров | Слияние вирусной оболочки и плазмалеммы клеток | ||
| Вирус папилломы человека | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| тип 16 и 58 | |||
| Парвовирусы | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Парвовирус псовых | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Минутный вирус мышей | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Аденовирусы | |||
| Аденовирус 5 | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Аденовирус 2 | Клатрин-опосредованный эндоцитоз и эндоцитоз независимый | ||
| от клатрина и кавеолина | |||
| Аденовирус 2 | Эндоцитоз независимый от клатрина и кавеолина | ||
| Аденовирус человека | Клатрин-опосредованный эндоцитоз и эндоцитоз независимый | ||
| от клатрина и кавеолина | |||
| Поксвирусы | |||
| Вакцинный вирус | Макропиноцитоз и слияние вирусной оболочки и плазмалеммы | ||
| клеток | |||
| Реовирусы | |||
| Инфекционные субвирусные | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| частицы | |||
| "Одетые'' вирусы с наличием суперкапсида | |||
| Филовирусы | |||
| Вирус Марбурга | Кавеолин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Вирус Эбола | Кавеолин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Коронавирусы | |||
| Коронавирус человека | Кавеолин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Алъфавирусы | |||
| Вирус леса Семлики | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Синбис вирус | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Флавивирусы | |||
| Вирус клещевого энцефалита | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Вирус японского энцефалита | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Вирус западного Нила | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Семейства вирусов | Механизмы проникновения | ||
| Ортомиксовирусы | |||
| Вирус гриппа А | Клатрин-опосредованный эндоцитоз и клатрин-независимый эндоцитоз | ||
| Рабдовирусы | |||
| Вирус везикулярного стоматита | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Буньявирусы | |||
| Вирус La Crosse | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Хантавирус | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Иридовирусы | |||
| Вирус африканской лихорадки свиней | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Тогавирусы | |||
| Вирус краснухи | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Парамиксовирусы | |||
| Вирус мозаики | Слияние вирусной оболочки и плазмалеммы клеток | ||
| Ортогепаднавирусы | |||
| Вирус черного гепатита В | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Вирус гепатита мыши 4 | Клатрин-опосредованный эндоцитоз и слияние вирусной оболочки и плазмалеммы клеток | ||
| Ретровирусы | |||
| Вирус иммунодефицита человека | Макропиноцитоз и слияние вирусной оболочки и плазмалеммы клеток | ||
| Вирус лейкоза | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Герпесвирусы | |||
| Вирус простого герпеса 1 | Слияние вирусной оболочки и плазмалеммы клеток | ||
| Вирус простого герпеса 1 | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Вирус герпеса 4 Эпстайна-Барр | Слияние вирусной оболочки и плазмалеммы клеток и клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Вирус герпеса 1 и 5 у коров | Слияние вирусной оболочки | ||
| Цитомегаловирус | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Вирус герпеса 8 (вирус саркомы Капоши) | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
| Бакуловирусы | Клатрин-опосредованный эндоцитоз и макропиноцитоз | ||
| Артеривирусы | |||
| Вирус респиративного синдрома у свиней | Клатрин-опосредованный эндоцитоз | ||
Принято, что для "одетых" вирусов с наличием суперкапсида проникновение осуществляется путем слияния их оболочки с плазмалеммой клетки либо путем рецептор-опосредованного эндоцитоза. Последний используют вирус леса Семлински и вирус гриппа А. Механизм прямого слияния с плазмалеммой характерен для вируса Сен-дай и некоторых ретровирусов. Различие механизмов слияния клеточной мембраны с суперкапсидом вирусов определяется наличием у них интегральных гликопротеинов - белков слияния. Они отличаются способом активации и структурными особенностями, и их функционирование зависит от присутствия трансмембранных гликопротеинов.