Caveoli (din lat. caveola - „peșteră mică”) sunt intruziuni mici (50-100 nm în dimensiune ) în formă de balon ale membranei plasmatice în multe tipuri de celule de vertebrate , în special celulele endoteliale (unde au fost descoperite pentru prima dată [1] ) , adipocitele și alveolocitele de tip I (caveolele pot constitui 30-70% din membranele acestor celule) [2] . Compoziția caveolelor include o proteină cheie - caveolina [3] , precum și lipide precum colesterolul și sfingolipidele . Caveolele sunt implicate în semnalizarea celulară [4] , endocitoză , oncogeneză , infecția celulară cu o serie de bacterii și virusuri patogene [5] [6] [7] .
Formarea și menținerea structurii caveolelor este asigurată în principal de proteina caveolina de 21 kDa . Mamiferele au trei gene care codifică caveoline: Cav1 , Cav2 și Cav3 [8] . Aceste proteine au o topologie comună: sunt proteine membranare integrale cu două domenii globulare conectate printr-un domeniu hidrofob în formă de ac de păr care leagă proteina de partea citoplasmatică a membranei plasmatice. În plus, proteina este ancorată în membrană de trei grupări palmitoil asociate cu domeniul globular C-terminal . Caveolina se leagă de colesterol din membrană, determinând formarea unei invaginări a stratului dublu lipidic al membranei, caveolele. Caveolele sunt niște plute lipidice neobișnuite : conțin atât straturi lipidice membranare, stratul citoplasmatic, de care se leagă caveolina, cât și stratul orientat spre exterior, care este o plută tipică de sfingolipide-colesterol cu proteine legate de ancorare GPI [3] .
Caveolele sunt implicate într-o varietate de procese celulare, inclusiv transportul membranar și formarea unui răspuns celular la un semnal extern [3] . Una dintre cele mai importante funcții ale caveolelor este participarea lor la endocitoză. Spre deosebire de clatrina , veziculele COPI - și COPII -, invaginația caveolară și absorbția încărcăturii se datorează compoziției lipidice a membranei mai degrabă decât asamblarii învelișului proteic citoplasmatic. Este posibil ca caveolinele să fie implicate în stabilizarea plutelor cu anumite proteine membranare. Legătura caveolelor din membrana plasmatică este mediată de GTPază dinamina II; după aceea, caveolele își livrează conținutul fie caveozomului, un compartiment special similar endozomului, fie, în timpul transcitozei , îl transferă la capătul opus al celulei polare. Caveozomul poate fuziona apoi cu un alt caveosom sau cu un endozom primar . Printr-o astfel de endocitoză are loc, de exemplu, transcitoza albuminei de către celulele endoteliale și internalizarea receptorilor de insulină în adipocite. Este de remarcat faptul că, deoarece caveolinele sunt proteine membranare integrale, ele nu se disociază de vezicule după endocitoză, ci sunt livrate în compartimentele țintă unde există ca proteine de membrană [1] . În plus, caveozomii mențin un pH neutru și lipsesc markeri caracteristici endozomilor timpurii [8] [9] .
Receptorii pentru insulină și alți factori de creștere , precum și unele proteine care leagă GTP și protein kinaze , sunt asociați cu semnalizarea transmembranară care pare a fi localizată în plute și, posibil, caveole [3] . S-a demonstrat că caveolinele pot lega anumite molecule de semnalizare și astfel pot regla transducția semnalului. Caveolii sunt, de asemenea, implicați în reglarea canalelor membranare și a căilor de semnalizare a calciului [9] .
Caveolii pot fi folosiți de unii agenți patogeni pentru a pătrunde în celulă și în acest fel evită degradarea în lizozomi . Cu toate acestea, unele bacterii folosesc nu doar caveole simple, ci zone de membrane bogate în caveole. Patogenii care utilizează această cale includ virusul SV40 , poliomavirusul și unele bacterii, inclusiv unele tulpini de Escherichia coli , Pseudomonas aeruginosa și Porphyromonas gingivalis [9] .
Caveolii pot fi implicați în reglarea metabolismului lipidelor . În adipocite, se observă un nivel ridicat de expresie a caveolinei Cav1 . Caveolina se leagă de colesterol, acizi grași și picături de grăsime , participând astfel la gestionarea metabolismului lipidic [9] .
În cele din urmă, caveolele pot funcționa ca mecanosenzori în unele tipuri de celule. În special, în celulele endoteliale, acestea sunt implicate în detectarea vitezei fluxului sanguin prin vase . În mușchiul neted , caveolina Cav1 este implicată în formarea unui sentiment de întindere musculară [9] .
Sunt cunoscuți mai mulți inhibitori ai activității caveolelor , inclusiv filipina III, genisteina și nistatina [8] .
| Structuri ale membranei celulare | |
|---|---|
| Lipide membranare | |
| Proteinele membranare |
|
| Alte |
|