Caveoler (från lat. caveola - "liten grotta") är små (50-100 nm stora ) kolvformade intrång av plasmamembranet i många typer av ryggradsdjursceller , särskilt endotelceller ( där de först upptäcktes [1] ) , adipocyter och alveolocyter Typ I (kaveoler kan utgöra 30-70 % av membranen i dessa celler) [2] . Sammansättningen av kaveoler inkluderar ett nyckelprotein - caveolin [ 3 ] , såväl som lipider som kolesterol och sfingolipider . Caveoler är involverade i cellsignalering [4] , endocytos , onkogenes , cellinfektion med ett antal patogena bakterier och virus [5] [6] [7] .
Bildandet och underhållet av strukturen hos kaveoler tillhandahålls huvudsakligen av 21 kDa -proteinet caveolin . Däggdjur har tre gener som kodar för caveoliner: Cav1 , Cav2 och Cav3 [8] . Dessa proteiner delar en gemensam topologi: de är integrerade membranproteiner med två globulära domäner sammankopplade med en hårnålsformad hydrofob domän som binder proteinet till den cytoplasmatiska sidan av plasmamembranet. Dessutom är proteinet förankrat i membranet av tre palmitoylgrupper associerade med den C-terminala globulära domänen. Caveolin binder till kolesterol i membranet, vilket orsakar bildandet av en invagination av membranets lipiddubbelskikt, kaveolerna. Caveoler är ovanliga lipidflottar : de innehåller både membranlipidlager, det cytoplasmatiska lagret, till vilket caveolin binder, och det utåtvända lagret, som är en typisk sfingolipid-kolesterolflotta med GPI-förankringsbundna proteiner [3] .
Caveoler är involverade i en mängd olika cellulära processer, inklusive membrantransport och bildandet av ett cellulärt svar på en extern signal [3] . En av de viktigaste funktionerna hos kaveoler är deras deltagande i endocytos. Till skillnad från clathrin , COPI - och COPII -vesiklar, beror kaveolär invagination och lastupptag på membranets lipidsammansättning snarare än sammansättningen av det cytoplasmatiska proteinhöljet. Det kan vara så att caveoliner är involverade i stabiliseringen av flottar med vissa membranproteiner. Snörningen av kaveoler från plasmamembranet förmedlas av GTPas dynamin II; efter det levererar kaveolerna sitt innehåll antingen till kaveosomen, ett speciellt fack som liknar endosomen, eller, under transcytos , överför det till den motsatta änden av den polära cellen. Kaveosomen kan sedan smälta samman med en annan kaveosom eller med en primär endosom . Genom sådan endocytos sker till exempel transcytos av albumin av endotelceller och internalisering av insulinreceptorer i adipocyter. Det är värt att notera att eftersom caveoliner är integrerade membranproteiner, dissocierar de inte från vesikler efter endocytos, utan levereras istället till målkompartment där de existerar som membranproteiner [1] . Dessutom bibehåller kaveosomer ett neutralt pH och saknar markörer som är karakteristiska för tidiga endosomer [8] [9] .
Receptorer för insulin och andra tillväxtfaktorer , såväl som vissa GTP -bindande proteiner och proteinkinaser , är associerade med transmembransignalering som verkar vara lokaliserad i flottar och möjligen kaveoler [3] . Det har visat sig att caveoliner kan binda vissa signalmolekyler och därmed reglera signaltransduktion. Caveoler är också involverade i regleringen av membrankanaler och kalciumsignaleringsvägar [9] .
Caveoler kan användas av vissa patogener för att komma in i cellen, och på så sätt undviker de nedbrytning i lysosomer . Vissa bakterier använder dock inte bara enstaka kaveoler, utan områden med membran rika på kaveoler. Patogener som använder denna väg inkluderar SV40 -viruset , polyomaviruset och vissa bakterier, inklusive vissa stammar av Escherichia coli , Pseudomonas aeruginosa och Porphyromonas gingivalis [9] .
Caveoler kan vara involverade i regleringen av lipidmetabolismen . I adipocyter observeras en hög nivå av Cav1-caveolinuttryck . Caveolin binder till kolesterol, fettsyror och fettdroppar och deltar därigenom i hanteringen av lipidmetabolismen [9] .
Slutligen kan kaveoler fungera som mekanosensorer i vissa celltyper. I synnerhet i endotelceller är de involverade i att känna av hastigheten på blodflödet genom kärlen . I glatt muskulatur är caveolin Cav1 involverat i bildandet av en känsla av muskelsträckning [9] .
Flera hämmare av kaveolernas arbete är kända, inklusive filipin III, genistein och nystatin [8] .
| Cellmembranstrukturer _ | |
|---|---|
| Membranlipider | |
| Membranproteiner |
|
| Övrig |
|