ヒトHeLa細胞 におけるエンドソームの電子顕微鏡写真。初期エンドソーム（E：EGFR標識、細胞内取り込み後5分、およびトランスフェリン標識）、後期エンドソーム／多胞体（M）、およびリソソーム（L）が観察できる。スケールバー：500 nm。エンドソームは、 真核 細胞 内の細胞内選別オルガネラ の集合体です。これらは、トランスゴルジネットワーク から始まるエンドサイトーシス 膜輸送経路の一部です。細胞膜 から取り込まれた分子やリガンドは、この経路をたどってリソソーム まで行き、そこで分解されるか、エンドサイトーシスサイクル で細胞膜 にリサイクルされます。分子はトランスゴルジネットワークからもエンドソームに輸送され、リソソームへ輸送されるか、ゴルジ装置 へリサイクルされます。
エンドソームは、細胞内への取り込み後の段階に応じて、初期、選別、後期に分類できます。[ 1 ] 膜系 の主要な選別区画です。 [ 2 ]
種類 エンドソームには、初期エンドソーム 、後期エンドソーム 、リサイクリングエンドソーム の 3 種類があります。[ 2 ] Rab などのマーカーによって区別されます。[ 3 ] エンドサイ トーシス小胞が脱被覆されると、初期エンドソームと融合します。初期エンドソームはその後、成熟し て後期エンドソームになり、リソソームと融合します。[ 4 ] [ 5 ]
初期エンドソームはいくつかの方法で成熟して後期エンドソームを形成します。主にV-ATPaseの活性によって酸性度が増します。[ 6 ] [ 7 ] 内腔小胞（ILV）を形成する小さな小胞にも選別されます。これにより、後期エンドソームは多胞性の外観を呈するため、 多胞性エンドソーム または多胞体 （MVB）とも呼ばれます。トランスフェリン受容体 やマンノース6-リン酸受容体などのリサイクル分子の除去は、おそらくエンドソームからの小胞の芽出しによって、この期間中も継続されます。[ 4 ] RAB5A を失い、RAB7A を獲得し、リソソームとの融合が可能になる。[ 7 ]
後期エンドソームとリソソームの融合により、2つのソースコンパートメントの中間的な特性を持つ「ハイブリッド」コンパートメントが形成されることが示されている。[ 8 ]
一部の物質は初期エンドソームから直接形質膜にリサイクルされるが[ 9 ]
初期エンドソームは 、動的な管状小胞ネットワーク（ 直径1μmまでの小胞と、直径約50nmの管状構造が連結したもの）から構成される。マーカーとしては、 RAB5A 、RAB4、トランスフェリン とその受容体 、EEA1 などが挙げられる。後期エンドソーム （MVBとも呼ばれる）は主に球形で、管状構造を欠き、内部に多数の密に詰まった小胞を含んでいる。マーカーとしてはRAB7、RAB9、マンノース6リン酸受容体などが挙げられる。[ 10 ] 脂質が含まれている。 [ 11 ] [ 12 ] リサイクリングエンドソーム は微小管形成中心に集中しており、主に管状ネットワークから構成されている。マーカー：RAB11。[ 13 ] 極性細胞やマクロファージ などの特殊な細胞には、さらに多くのサブタイプが存在する。
ファゴソーム 、マクロピノソーム 、オートファゴソーム [ 14 ] [ 15 ]
後期エンドソーム／多胞体は、エンドサイトーシス輸送小胞 と呼ばれることもありますが、この用語は、初期エンドソームから出芽して後期エンドソームと融合する小胞を指すために用いられていました。しかし、いくつかの観察結果（上記参照）から、これら2つの区画間の輸送は、小胞輸送ではなく、成熟過程によって起こる可能性が高いことが明らかになっています。
エンドソームのさまざまなクラス間で異なるもう 1 つの特徴は、膜の脂質組成です。最も重要な脂質 シグナル分子の 1 つであるホスファチジルイノシトールリン酸 (PIP) は、エンドソームが初期から後期に成熟するにつれて異なることがわかっています。PI (4,5)P 2 は形質膜 に存在し、PI(3)P は 初期エンドソームに、PI(3,5)P 2 は後期エンドソームに、PI(4)Pは トランスゴルジネットワーク に存在します。[ 16 ] キナーゼ とホスファターゼ の協調作用の結果です。[ 17 ]
進路 動物細胞のエンドサイトーシス経路においてエンドソームと交差する経路の模式図。EGF受容体、トランスフェリン、リソソーム加水分解酵素など、これらの経路をたどる分子の例を示す。リサイクリングエンドソーム、およびより特殊化した細胞に見られる区画や経路は図示されていない。 エンドソームとつながる経路を持つ主要な区画は3つあります。メラノサイト や極性細胞などの特殊な細胞には、さらに多くの経路が存在します。例えば、上皮細胞では、 トランスサイトーシス と呼ばれる特殊なプロセスによって、一部の物質が細胞の一方の側から入り、反対側から出ることができます。また、状況によっては、後期エンドソーム／多胞体（MVB）がリソソームではなく細胞膜と融合し、内腔小胞（現在はエクソソーム と呼ばれる）を細胞外に放出します。
これらの経路の正確な性質については合意が得られておらず、特定の状況下で特定の貨物がたどる一連の経路は、議論の的となる傾向がある。
小胞はゴルジ体とエンドソームの間を双方向に移動する。GGAとAP -1 クラスリン被覆小胞 アダプターは、分子をエンドソームに運ぶ小胞をゴルジ体で作る。[ 18 ] レトロマーが 分子をゴルジ体に戻す小胞を初期エンドソームで生成する。いくつかの研究では、Rab9 とTIP47 によって媒介される後期エンドソームからゴルジ体への逆行輸送経路が記述されているが、他の研究ではこれらの知見に異議を唱えている。これらの経路をたどる分子には、リソソーム加水分解酵素をエンドサイトーシス経路に運ぶマンノース-6-リン酸受容体が含まれる。加水分解酵素はエンドソームの酸性環境で放出され、受容体はレトロマーとRab9によってゴルジ体に回収される。
分子は細胞膜からエンドサイトーシス小胞によって初期エンドソームに運ばれる。分子は クラスリン 被覆小胞による受容体介在性エンドサイトーシス によって細胞内に取り込まれる。この経路のために、カベオリン を利用するものなど、他の種類の小胞も細胞膜で形成される。小胞は分子を直接細胞膜に戻すこともあるが、多くの分子はまずリサイクリングエンドソームと融合する小胞で輸送される。[ 19 ] LDL 、上皮成長因子 （EGF）、鉄輸送タンパク質トランスフェリンの受容体 が含まれる。これらの受容体の細胞膜からの細胞内への取り込みは、受容体介在性エンドサイトーシスによって起こる。LDLはpHが低いためエンドソーム内で放出され、受容体は細胞表面にリサイクルされる。コレステロール は主にLDLによって血液中で運ばれ、LDL受容体による輸送が細胞によるコレステロールの取り込みの主なメカニズムです。EGFRはEGFが結合すると活性化されます。活性化された受容体は、自身の内在化とリソソームでの分解を刺激します。EGFはエンドサイトーシスされてエンドソームに入ると、 EGF受容体 （EGFR）に結合したままになります。活性化されたEGFRは自身のユビキチン化を刺激し、これにより内腔小胞（下記参照）に誘導されるため、形質膜にリサイクルされません。これにより、タンパク質のシグナル伝達部分が細胞質から除去され、成長の継続的な刺激が防止されます[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]
後期エンドソームからリソソームへ 後期エンドソームからリソソームへの輸送は、本質的に一方向性である。なぜなら、後期エンドソームはリソソーム（エンドリソソームと呼ばれることもある[ 23 ] [ 24 ] 膜貫通タンパク質は、 リソソームの周囲膜または内腔に運ばれる。リソソーム内腔に向かう膜貫通タンパク質は、初期エンドソームで始まる過程を経て、周囲膜からエンドソームに芽生える小胞に選別される。エンドソーム内で小胞を作る過程は、後期エンドソーム、エンドリソソーム、またはリソソームにのみ存在する特異な脂質BMPまたはLBPAによって促進されると考えられている。[ 12 ] ユビキチン の付加によって標識される。[ 25 ] 輸送に必要なエンドソーム選別複合体 （ESCRT）はこのユビキチンを認識し、タンパク質を形成中の内腔小胞に選別する。[ 26 ]
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外部リンク エンドソーム膜に関連するいくつかのタンパク質の3D構造
