Es gibt drei Hauptkompartimente, die Wege haben, die mit Endosomen verbunden sind. Weitere Wege existieren in spezialisierten Zellen wie Melanozyten und polarisierten Zellen. In Epithelzellen beispielsweise ermöglicht ein spezieller Prozess namens Transzytose, dass einige Materialien in eine Seite einer Zelle eindringen und von der gegenüberliegenden Seite austreten. Unter bestimmten Umständen verschmelzen späte Endosomen / MVBs mit der Plasmamembran anstelle von Lysosomen und setzen die lumenalen Vesikel, die jetzt Exosomen genannt werden, in das extrazelluläre Medium frei.
Es gibt keinen Konsens über die genaue Art dieser Pfade, und die sequentielle Route, die von einer bestimmten Ladung in einer bestimmten Situation genommen wird, wird in der Regel eine Frage der Debatte sein.
Golgi zu/von Endosomen
Vesikel passieren zwischen Golgi und Endosomen in beide Richtungen. Die mit GGAs und AP-1 Clathrin beschichteten Vesikeladapter bilden Vesikel am Golgi, die Moleküle zu Endosomen transportieren. In der entgegengesetzten Richtung erzeugt Retromer Vesikel an frühen Endosomen, die Moleküle zurück zum Golgi tragen. Einige Studien beschreiben einen retrograden Verkehrsweg von späten Endosomen zum Golgi, der durch Rab9 und TIP47 vermittelt wird, aber andere Studien bestreiten diese Ergebnisse. Moleküle, die diesen Pfaden folgen, umfassen die Mannose-6-Phosphatrezeptoren, die lysosomale Hydrolasen zum Endozytenweg tragen. Die Hydrolasen werden in der sauren Umgebung von Endosomen freigesetzt, und der Rezeptor wird durch Retromer und Rab9 an den Golgi zurückgegeben.
Plasmamembran zu/ von frühen Endosomen (über Recycling-Endosomen)Bearbeiten
Moleküle werden von der Plasmamembran an frühe Endosomen in endozytären Vesikeln abgegeben. Moleküle können über rezeptorvermittelte Endozytose in Clathrin-beschichteten Vesikeln internalisiert werden. Andere Arten von Vesikeln bilden sich auch an der Plasmamembran für diesen Weg, einschließlich solcher, die Caveolin verwenden. Vesikel transportieren auch Moleküle direkt zurück zur Plasmamembran, aber viele Moleküle werden in Vesikeln transportiert, die zuerst mit den Endosomen verschmelzen. Moleküle, die diesem Recyclingweg folgen, sind in den Tubuli früher Endosomen konzentriert. Moleküle, die diesen Pfaden folgen, umfassen die Rezeptoren für LDL, epidermalen Wachstumsfaktor (EGF) und das Eisentransportprotein Transferrin. Die Internalisierung dieser Rezeptoren aus der Plasmamembran erfolgt durch rezeptorvermittelte Endozytose. LDL wird aufgrund des niedrigeren pH-Wertes in Endosomen freigesetzt und der Rezeptor wird an die Zelloberfläche zurückgeführt. Cholesterin wird im Blut hauptsächlich durch (LDL) transportiert, und der Transport durch den LDL-Rezeptor ist der Hauptmechanismus, durch den Cholesterin von Zellen aufgenommen wird. EGFRs werden aktiviert, wenn EGF bindet. Die aktivierten Rezeptoren stimulieren ihre eigene Internalisierung und Degradation in Lysosomen. EGF bleibt an den EGF-Rezeptor (EGFR) gebunden, sobald es an Endosomen endozytiert wird. Die aktivierten EGFRs stimulieren ihre eigene Ubiquitinierung, und dies leitet sie zu lumenalen Vesikeln (siehe unten) und so werden sie nicht in die Plasmamembran zurückgeführt. Dies entfernt den Signalteil des Proteins aus dem Cytosol und verhindert so eine fortgesetzte Stimulation des Wachstums – in Zellen, die nicht mit EGF stimuliert werden, EGFRs haben kein EGF an sie gebunden und recyceln sich daher, wenn sie Endosomen erreichen. Transferrin bleibt auch mit seinem Rezeptor assoziiert, aber im sauren Endosom wird Eisen aus dem Transferrin freigesetzt, und dann kehrt das eisenfreie Transferrin (immer noch an den Transferrinrezeptor gebunden) vom frühen Endosom zur Zelloberfläche zurück, sowohl direkt als auch über Recycling-Endosomen.
Späte Endosomen zu lysosomenbearbeiten
Der Transport von späten Endosomen zu Lysosomen ist im Wesentlichen unidirektional, da ein spätes Endosom beim Verschmelzen mit einem Lysosom „verbraucht“ wird. Daher neigen lösliche Moleküle im Lumen von Endosomen dazu, in Lysosomen zu enden, es sei denn, sie werden auf irgendeine Weise abgerufen. Transmembranproteine können an die Perimetermembran oder das Lumen von Lysosomen abgegeben werden. Transmembranproteine, die für das Lysosomenlumen bestimmt sind, werden in die Vesikel sortiert, die aus der Perimetermembran in Endosomen austreten, ein Prozess, der in frühen Endosomen beginnt. Wenn das Endosom zu einem späten Endosom / MVB gereift ist und mit einem Lysosom verschmilzt, werden die Vesikel im Lumen an das Lysosomenlumen abgegeben. Proteine werden für diesen Weg durch die Zugabe von Ubiquitin markiert. Die für den Transport erforderlichen endosomalen Sortierkomplexe (ESCRTs) erkennen dieses Ubiquitin und sortieren das Protein in die sich bildenden lumenalen Vesikel. Moleküle, die diesen Pfaden folgen, umfassen LDL und die lysosomalen Hydrolasen, die von Mannose-6-Phosphatrezeptoren abgegeben werden. Diese löslichen Moleküle verbleiben in Endosomen und werden daher an Lysosomen abgegeben. Auch die Transmembran-EGFRs, die an EGF gebunden sind, sind mit Ubiquitin markiert und werden daher von den ESCRTs in lumenale Vesikel sortiert.