O tráfego vesicular pode ser realizados por vários processos; as duas principais vias são a clássica, que é a via endocítica dependente de clatrina, e
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a não-clássica, que corresponde às vias independentes de clatrina, mas dependentes de lípide Rafts (Nichols, 2002;Le and Wrana, 2005).
A via clássica, responsável pela internalização de nutrientes, patógenos, antígenos, fatores de crescimento e receptores é a via endocítica mais bem caracterizada. De modo geral, os receptores e outras proteínas de membrana que seletivamente se acumulam nas invaginações revestidas possuem motivos protéicos específicos em seus domínios citoplasmáticos que são reconhecidos pela maquinaria de endocitose via clatrina (revisto por Trowbridge et al., 1993). Dessa forma, através de interações proteína-proteína, esses motivos recrutam as proteínas adaptadoras - AP2, AP180 e epsinas - que reconhecem e se ligam ao complexo a ser endocitado. Essa ligação recruta as cadeias de clatrina que estão no citosol para a região do complexo, formando então as vesículas cobertas por clatrina (CCVs), que são destacadas da membrana plasmática por um processo dependente da GTPase Dinamina (Gaidarov et al., 1999;Farsad et al., 2001;Schmidt, 2002;Mousavi et al., 2004;Edeling et al., 2006). Os fosfolípides também são muito importantes na endocitose via clatrina. Já foi demonstrado que o fosfatidilinositol-4,5-bifosfato (PtdIns(4,5)P2) e o fosfatidilinositol-3,4,5-trifosfato (PtdIns(3,4,5)P3) estão envolvidos na endocitose constitutiva e estimulada desta via (revisto por Le and Wrana, 2005). Além disso, muitas das proteínas adaptadoras interagem com estes lípides, como a Epsina e Dab2, dessa forma, cinases lipídicas e fosfatases também têm um importante papel na formação de vesículas (revisto por Le and Wrana, 2004; revisto por Mousavi et al., 2004).
Dentro das conhecidas rotas endocíticas independente de clatrina temos a fagocitose, a captação mediada por caveolae, a macropinocitose e a captação constitutiva não-clatrina. Especula-se que estes mecanismos não utilizam interações proteína-proteína para concentrar receptores ou revestir vesículas; basicamente eles exploram diferenças na composição de lípides e proteínas de membrana (revisto por Nichols and Lippincott-Schwartz, 2001).
A fagocitose é um processo no qual grandes partículas (> 0.5 m) são internalizadas pelas células. A captação é tipicamente disparada pela ligação destas partículas a receptores de superfície celular capazes de transduzir um estímulo fagocítico. Este estímulo resulta na polimerização localizada de actina e subsequente extensão de pseudópodes que englobam a partícula ligada
CAPÍTULO II: INTRODUÇÃO
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formando um fagossoma citoplasmático. Em mamíferos, esta via atua como uma primeira linha de defesa contra microorganismos, e também no processamento e apresentação de antígenos derivados de bactérias para linfócitos T, sendo portanto um importante componente da resposta imune humoral (revisto por Mellman, 1996;Nichols and Lippincott-Schwartz, 2001).
A macropinocitose envolve a internalização de extensas áreas da membrana plasmática junto com significantes quantidades de fluidos. Este tipo de captação parece refletir uma captura passiva de fluidos extracelulares, e ocorre quando ondulações da membrana plasmática (Ruffling) se fundem novamente com a mesma para gerar vesículas largas (> 1 m ) e irregulares denominadas macropinossomos. Estas ondulações da membrana são formadas por um extensivo rearranjo de actina, sendo independentes da atividade de dinamina, e são enriquecidas de lípide Rafts específicos e fosfoinositídeos (Mellman, 1996;Kirkham and Parton, 2005). Além disso, estes prolongamentos são regulados pela GTPase ARF6, que induz uma produção localizada de fosfatidilinositol bifosfato (PtdIns(4,5)P2) por ativação da
fosfatidilinositol 4-fosfato 5-cinase na membrana plasmática. Estes mediadores então exercem um papel regulatório na macropinocitose (revisto por Nichols e Lippincott-Schwartz, 2001). Por ser um processo inespecífico, esta via é utilizada por alguns vírus para entrarem dentro das células (revisto por Pelkmans and Helenius, 2003).
Ainda dentro do grupo das vias independentes de clatrina exitem as vias sensíveis à depleção de colesterol, ou vias dependentes de lípide Rafts (Parton and Richards, 2003). Propostos há mais de quinze anos atrás, os lípide Rafts foram originalmente definidos como sendo frações da membrana insolúveis em detergente Triton X-100 a 4 °C (Brown and Rose, 1992;Simons and Toomre, 2000;Simons and Ikonen, 1997). Atualmente, sabe-se que estas estruturas formam microdomínios altamentente dinâmicos na membrana plasmática, enriquecidos de colesterol e esfingolípides, e estão envolvidos no tráfego e sinalização de diversas moléculas (Simons and Toomre, 2000;Simons and Ikonen, 1997). A presença de receptores ionotrópicos, cinases da família Src e proteínas ancoradas por GPI nestes domínios, apontam os lípide Rafts como plataformas de sinalização (Simons and Toomre, 2000;Allen et al., 2007). O principal mecanismo de endocitose nestes domínios ocorre através dos
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caveolaes, que são estruturas em forma de garrafa, enriquecidas de lípide
Rafts, de pH neutro, constituídas principalmente pela proteína caveolina1
(Pelkmans and Helenius, 2003;Pelkmans et al., 2001). Bioquimicamente estes domínios são caracterizados pelo acúmulo da proteína caveolina, que faz parte de uma família de proteínas de ligação ao colesterol (Mellman, 1996; Nichols e Lippincott-Schwartz, 2001). A expressão de caveolinas em células pode ser correlacionada com o aparecimento de caveolaes, o que mostra a importância destas proteínas na formação e manutenção dos mesmos (Fra et al., 1995). A endocitose via caveolae compartilha algumas características com a via dependente de clatrina, como o processo de fissão, mas diferente da associação dinâminca de clatrina com a membrana plasmática, os caveolaes formam associações estáveis e de lenta motilidade (Pelkmans and Helenius, 2003;Kirkham and Parton, 2005). Apesar de também ser um processo dependente de dinamina, os endosomas formados pelos caveolaes são distintos daqueles encontrados na via clássica, e parecem direcionar o material endocitado para o Golgi (Nichols, 2002). Esta via está envolvida na entrada de vírus não envelopados como o vírus SV40, e na endocitose de moléculas como a cólera toxina, o ácido fólico, o fator de motilidade autócrino, entre outras (Pelkmans et al., 2001;Rajendran and Simons, 2005).
Além dos caveolaes existem outros mecanismos “não-clássicos”, dependentes de lípide Rafts mas que são independentes de dinamina. Estes mecanismos ainda são pouco esclarecidos, mas parece ser uma via constitutiva envolvida no direcionamento de marcadores de lípide Rafts e lípides da membrana plasmática para o aparato de Golgi (revisto por Nichols e Lippincott-Schwartz, 2001). Já foi demonstrado que proteínas como o receptor de interleucina-2, a subunidade B da cólera toxina (CTxB) e proteínas ancoradas por GPI utilizam esta via endocítica (revisto por Le Roy e Wrana, 2005).
Outra proteína, contituinte dos lípide Rafts, que foi descrita como determinante de uma nova via endocítica independente de clatrina, é a flotilina (Glebov et al., 2006). Trabalhos do grupo do Dr. Nichols mostraram que a flotilina 1 e 2 parece definir uma via endocítica distinta de clatrina, caveolaes e independente de dinamina 2 (Glebov et al., 2006;Frick et al., 2007).
CAPÍTULO II: INTRODUÇÃO
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