Els macropinosomes són vesícules endocítiques grans que tenen forma i mida variable; es generen per invaginacions d'actina de la membrana plasmàtica, i mitjançant els quals les cèl·lules poden incorporar líquids extracel·lulars. Els macropinosomes s'assemblen als fagosomes buits i poden fusionar-se amb els lisosomes o retornar part del seu contingut a l'espai extracel·lular.Esther L. Racoosin and Joel A. Swanson (June 1993) – Macropinosome Maturation and Fusion with Tubular Lysosomes in Macrophages. The Journal of Cell Biology, Volume 121, Number 5, Pag. 1011-1020.
Els macropinosomes acostumen a tenir forma de copa i són estructures autoorganitzades que poden tenir un diàmetre des de 0,2 fins a 10 micròmetres i són més grans que altres vesícules pinocítiques.
Els macropinosomes també es poden formar a la davantera dels leucòcits o les neurones. La seva morfogènesis no està directament guiada per la distribució del lligand sinó que diferents mecanismes de senyal regulen la seva formació. Els estímuls són, habitualment, en forma de factors de creixement que desencadenen l'activació del receptor de quinases de tirosina. Aquestes, al seu torn, activen una cascada de senyalització que indueix canvis en la dinàmica dels filaments d'actina i desencadenen una resposta a la membrana plasmàtica.
Una varietat de partícules, incloent bacteris, cossos apoptòtics, cèl·lules necròtiques i virus, poden induir el comportament de les extensions de la superfície de la cèl·lula independentment dels factors de creixement, i poden ser internalitzats junt amb el líquid sense que es formin macropinosomes.
center|miniatura|800px|Formació dels macropinosomes a la superfície de la cèl·lula.
Senyalització dels components de la ingestió Tot i que la morfologia dels fagosomes i els macropinosomes varien, les molècules que regulen els moviments de la membrana i el citoesquelet d'actina tenen característiques comunes:Joel A. Swanson (August 2008) – Shaping cups into phagosomes and macropinosomes. Nature Cell Biology, Volume 9, Pag. 639-649. Receptors: els Receptors Fixadors del Complement (FcRs) són proteïnes transmembrana i proteïnes citoplasmàtiques associades que poden organitzar la resposta fagocítica completa. No sempre cal la lligadura del receptor per iniciar la macropinocitosis. Els Receptors EGF (Factor de Creixement Epidèrmic) o EGFRs fosforilats recluten quinases i proteïnes adaptadores que formen un complex proteic a prop de la membrana plasmàtica i simulen tant la ubiquitinació que condueix a l'endocitosi del receptor a través de vesícules recobertes de clatrina com la fosforilació dels lípids de membrana i les proteïnes que activen els moviments del citoesquelet. La fosforilació dels EGFRs també es pot estimular en absència d'EGF; cosa que indica que els receptors es poden activar mitjançant lligands extracel·lulars i senyals que es generen a dins de la cèl·lula. Fosfolípids de membrana: la modificació dels lípids mitjançant els receptors de senyalització crea el potencial necessari per irradiar els senyals que poden afectar la membrana plasmàtica. Les quinases de fosfolípids, les fosfatases i les hidrolases s'activen durant la macropinocitosi, ja sigui pel reclutament directe mitjançant els complexos dels receptors o com a conseqüències de la senyalització cel·lular. Els fosfolípids predominants de la paret interna de la membrana són la fosfatidilcolina i la fosfatidilserina; i en menor mesura tenim la fosfatidiletanolamina i el fosfatifilinositol. GTPases petites: les GTPases petites de la superfamília Ras coordinen els moviments organitzats de les membranes i del citoesquelet d'actina durant la macropinocitosi. Les formes GTP lligades de les proteïnes s'uneixen i activen efectors diferents que modifiquen els lípids o les proteïnes que regulen el tràfic de membrana, que polimeritzen l'actina, miosina i la contractilitat d'altres activitats. Altres factors: els intercanviadors de Na+/H+ també són importants; de fet, són tan importants que l'efecte dels inhibidors com l'amilorida i l'EIPA (5-etilisopropil-amilorida) a vegades s'utilitzen en proves de diagnòstic principal per identificar macropinocitosis. Els inhibidors eviten l'extensió (per ensamblatge dels filaments d'actina) de la membrana plasmàtica però no se sap segur si ho fan per interferència directa en la modulació de l'actina o mitjançant la prevenció de l'alcalinització del citosol.
Regulació de la resposta a diferents nivells L'activitat de les proteïnes i els lípids que organitzen la formació dels macropinosomes estan regulats per mecanismes de respostes positives i negatives. Les respostes positives amplifiquen la senyalització dels receptors i les respostes negatives estan associades amb la inhibició d'aquests. Organització de curt abast (receptors i microdominis): els complexos de proteïnes i lípids que es formen al voltant dels receptors no són estructures estàtiques. Les quinases reclutades, les fosfatases i les ligases d'ubiquitina modifiquen la composició i el destí dels complexos, i la naturalesa dels senyals que generen. Organització de mitjà abast: consisteix en les proteïnes i els lípids que s'activen a una certa distància del receptor mitjançant molècules que difonen des del complex.
Organització espaciotemporal dels senyals Tot i que moltes de les molècules essencials s'han identificat, encara no és clar com estan organitzats els complexos receptors, GTPasa i la química dels fosfolípids en les diverses activitats d'extensió, contracció i fusió de la membrana.
Els compartiments macropinocítics mostren patrons de senyalització diferents en les diverses etapes de la seva formació. Característiques de la membrana: les zones obertes dels macropinosomes ens permeten veure-hi fosfolípids, GTPases i activitats enzimàtiques que difereixen de la membrana plasmàtica contigua que no forma part del macropinosoma. Això en redueix la mobilitat, que és independent del colesterol de la membrana i del citoesquelet d'actina però dependent de la senyalització per SFKs (Quinases de la Família Src). Els patrons de senyalització durant la macropinocitosi indiquen que existeix una barrera de difusió que restringeix l'abast de la senyalització en una zona específica de la membrana. Etapes de la construcció del macropinosoma: les imatges de moviment de les cèl·lules durant la formació de macropinosomes indica que la cèl·lula refereix dos tipus de comportaments; un relacionat amb l'ampliació de les membranes degut als filaments d'actina i un altre relacionat amb l'execució de la formació del macropinosoma i el posterior tancament en orgànuls intracel·lulars. La fosforilació i desfosforilació dels fosfoinosítids són reaccions reversibles que permeten una bona regulació de l'extensió i contracció de la membrana. Transicions del senyal i llindars per la senyalització: la independència de la química dels lípids de membrana i les activitats de les GTPases petites proporcionen una base per l'organització dels senyals. Els canvis en els fosfolípids de membrana en l'extensió d'aquesta i la copa provoquen canvis coordinats en l'activitat de les GTPases. Això indica que la senyalització està determinada pels fosfolípids predominants a la membrana. En la macropinocitosi, els receptors desencadenen l'extensió de la membrana, però els senyals necessaris per a la formació dels macropinosomes s'organitzen independentment.
Mecanismes d'entrada a la cèl·lula Els mecanismes endocítics que utilitzen les cèl·lules eucariotes es divideixen en dues classes segons si capten principalment líquids (pinocitosi) o soluts i partícules grans (fagocitosi). La fagocitosi només es duu a terme en cèl·lules fagocítiques especialitzades i és el responsable de la captació del receptor de les partícules grans com els bacteris. La pinocitosi comprèn diversos mecanismes que es poden classificar segons si requereixen la dinamina o no.Jason Mercer and Ari Helenius (May 2009) – Virus entry by macropinocytosis. Nature Cell Biology, Volume 11, Number 5, Pag. 510-520.
center|800px|Vies endocítiques
Macropinocitosi i fagocitosi La marcopinocitosi i la fagocitosi comparteixen moltes característiques comunes, entre elles la formació d'un vacuol gran, l'activació transitòria, la dependència d'actina, així com altres factors cel·lulars i els components de reglamentació.
center|500px|Macropinocitosi i fagocitosi
Tot i això, aquests dos processos són molt diferents: Paper que juga la partícula: a la macropinocitosi, l'existència de la partícula no és necessària; en canvi, en la fagocitosi és essencial que hi hagi la partícula que s'ingereix i que aquesta interaccioni amb els receptors de la membrana. Absorció dels fluids: la macropinocitosi implica la captació de grans quantitats de líquid i solut; la fagocitosi, en canvi, no ho implica perquè l'espai entre la membrana fagosomal i la superfície de la partícula és molt estreta i limita el volum d'espai buit. Especificitat de la càrrega: l'absorció de fluids a través de la macropinocitosi és inespecífica, mentre que la captació de partícules mitjançant la fagocitosi és específica. Tipus de cèl·lules específiques: si el procés s'activa correctament, gairebé totes les cèl·lules poden dur a terme la macropinocitosi; mentre que la fagocitosi és característica d'un tipus de cèl·lules especialitzades. Maquinària cel·lular: els receptors que desencadenen la fagocitosi estan especialitzats perquè han d'interaccionar amb components específics de la superfície de la partícula. Els receptors que desencadenen la macropinocitosi, en canvi, poden desencadenar altres funcions fisiològiques i estan presents en molts tipus de cèl·lules. Activació global i local de la membrana: durant la fagocitosi les modificacions d'actina es localitzen en l'extensió de membrana que es forma al voltant de la partícula. La macropinocitosi, en canvi, implica l'activació total del citoesquelet d'actina.
Macropinocitosi Procés transitori dependent d'actina, induït per un factor de creixement, que internalitza el líquid i la membrana mitjançant vacuoles endocítiques grans anomenades macropinosomes.
A més a més de la seva participació en la infecció (els virus entren a la cèl·lula mitjançant aquest mecanisme), la macropinocitosi està essent estudiada pel seu paper en la defensa immunològica.
Per a partícules de virus grans, la macropinocitosi és millor que la fagocitosi perquè d'aquesta manera la infecció no es limita a només uns tipus de cèl·lules especialitzades.
La macropinocitosi s'inicia per la simulació d'un estímul extern. Aquest estímul es troba en forma de factor de creixement, que desencadena l'activació dels receptors de les quinases de tirosina (RTKs). Aquests, activen una cascada de senyalització que indueix canvis en la dinàmica dels filaments d'actina.
Tancament dels macropinosomes En la situació més simple, un sol cas de bipartició de la membrana és suficient per tancar el macropinosoma. El tancament es regeix per un conjunt de factors diferents dels que són necessaris per a la inducció, com les quinases, les miosines, factors de fusió i fissió, i GTPases.
Les miosines estan presents a la membrana que s'estén per formar el macropinosoma. Estan regulades per l'enzim Pak1, que proporciona la mobilitat contràctil necessària perquè els macropinosomes es tanquin. Els inhibidors de la miosina II i de les quinases de miosina de cadena lleugera afecten a la curvatura de la membrana i n'eviten el tancament.
La formació d'extensions circulars (moltes miosines hi són presents) estimulades pel PDGF és parcialment dependent de la dinamina. És possible que la dinamina, que es troba a la vora de l'extensió circular, té un paper en el tancament dels macropinosomes que és semblant al del tancament dels fagosomes.