组成小穴的橘子瓣（组成小穴的橘子瓣）

组成小穴的橘子瓣（组成小穴的橘子瓣）其中，小穴蛋白介导的内吞（Caveolin-dependent endocytosis）形成的细胞膜结构，就称为穴样内陷（Caveolae）。Caveolae 可以读作：“咔维欧莉”，是拉丁文，意为：小穴、小窝、小凹、小坑或小洞。细胞内吞（endocytosis）是细胞膜包裹物质，向内形成囊泡的过程。穴样内陷（Caveolae）是细胞内吞的一种方式。细胞内吞包括多种途径，例如吞噬作用（Phagocytosis）、巨胞饮（Macropinocytosis）、网格蛋白介导的内吞（Clathrin-dependent endocytosis）、小穴蛋白介导的内吞（Caveolin-dependent endocytosis）以及独立于网格蛋白和小穴蛋白的内吞途径（Clathrin- and Caveolin- independent pathways）。

小时候钻过山洞的人对于洞穴一定有着很深的印象。对于山来讲，洞穴就是山石表面的一种内陷。从外面看过去，洞穴就是一个小窝。

洞穴

同样地，对于细胞膜来讲，有一种内陷方式类似洞穴一般，称为细胞膜的穴样内陷。

细胞膜的穴样内陷（Caveolae）

细胞内吞（endocytosis）是细胞膜包裹物质，向内形成囊泡的过程。穴样内陷（Caveolae）是细胞内吞的一种方式。

细胞内吞包括多种途径，例如吞噬作用（Phagocytosis）、巨胞饮（Macropinocytosis）、网格蛋白介导的内吞（Clathrin-dependent endocytosis）、小穴蛋白介导的内吞（Caveolin-dependent endocytosis）以及独立于网格蛋白和小穴蛋白的内吞途径（Clathrin- and Caveolin- independent pathways）。

其中，小穴蛋白介导的内吞（Caveolin-dependent endocytosis）形成的细胞膜结构，就称为穴样内陷（Caveolae）。Caveolae 可以读作：“咔维欧莉”，是拉丁文，意为：小穴、小窝、小凹、小坑或小洞。

穴样内陷（Caveolae）最初是在电子显微镜下被观察到的。在细胞膜上向内凹陷的膜，正如山洞一样。从细胞外向细胞膜看去，这种小烧瓶一样的结构可不就是一个个的小穴嘛。

穴样内陷（Caveolae）可以是单个的小穴，如下图中蓝色标记的小泡；也可以形成簇状的结构，类似玫瑰花结（Rosettes），如下图中红色标记的多个小穴结构。

也就是说，在细胞膜表面，不仅有单个小穴，也可以有多个小穴连在一起的玫瑰花结的结构。

与网格蛋白介导的内吞（Clathrin-dependent endocytosis）不同的是，穴样内陷（Caveolae）的细胞膜表面没有包裹网格蛋白（Clathrin）的外衣。

更多关于网格蛋白介导的内吞（Clathrin-dependent endocytosis），详见文章：着衣又去衣，这是胞吞的仪式

那么，是什么驱使了穴样内陷（Caveolae）的形成呢？

小穴蛋白（Caveolin）

研究发现，小穴蛋白（Caveolin）也叫小窝蛋白、小凹蛋白，是细胞膜进行“穴样凹陷 ”时的主要结构成分。

小穴蛋白（Caveolin）家族有很多成员，在哺乳动物中，主要包括三个基因：Caveolin-1，Caveolin-2和Caveolin-3，它们都具备多个结构域。

从图中可以看到，小穴蛋白（Caveolin）的结构主要包括四个部分：氨基端（N-terminal region）、脚手架区（conserved scaffolding domain region）、发卡结构（hairpin-like intramembrane domain）和羧基端（C-terminal region）。

其中，氨基端（N-terminal region）和羧基端（C-terminal region）都面向细胞质内，氨基端在酪氨酸（Tyrosine）残基上是被磷酸化修饰，羧基端被棕榈酰化（Palmitoylation）修饰。

小穴蛋白（Caveolin）中间的发卡结构（hairpin-like intramembrane domain）嵌入细胞膜内部，脚手架区（Scaffolding domain）能够和细胞膜上的胆固醇（Cholesterol）结合。

两个小穴蛋白可以通过位于中间的脚手架区（scaffolding domain region），形成二聚体（Dimer），也可称为寡聚体（Oligomer）。

相同的小穴蛋白可以形成同源寡聚体，例如两个Caveolin-1蛋白结合在一起，形成同源二聚体。不同的小穴蛋白可以形成异源寡聚体（Heterooligomer），例如Caveolin-1和Caveolin-2形成异源二聚体。

穴样内陷（Caveolae）的过程

小穴蛋白（Caveolin）在细胞膜上进行自装配，是起始细胞膜穴样内陷（Caveolae）过程的主要成员。当然，除了小穴蛋白以外，小穴（Caveolae）的形成也需要多种蛋白的共同参与，如Cavin蛋白、EHD2蛋白等。

细胞膜凹陷成一个烧瓶的形状，小穴蛋白（Caveolin）镶嵌到细胞膜内，而另一种蛋白Cavin蛋白则附着在周围，EHDs蛋白在这个小穴的脖颈处，可以调节穴样内陷（Caveolae）的动力学过程。

一个简单的模型可以大致描述小穴（Caveolae）形成的过程：

1，首先，小穴蛋白（Caveolin）在细胞膜上聚集，形成寡聚体（Oligomer）；

2， 然后，Cavin蛋白被招募到膜周围；

3，小穴蛋白（Caveolin）和Cavin蛋白均会发生多聚化，并伴随细胞膜上脂质的聚集；

4，细胞膜在多种蛋白的共同参与下发生膜曲率的变化，即细胞膜弯曲；

5，最后，穴样内陷（Caveolae）装配成功。

在电子显微镜下可以观察到和此模型相匹配的穴样凹陷（Caveolae）结构，例如可以观察到包裹在小穴周围的丝带状结构。

穴样内陷或小穴（Caveolae）的形成，能够引起平坦的细胞膜弯曲，另外，也能使细胞膜形成多穴的结构。这就类似我们小时候钻到山洞后，发现里面竟别有洞天。

由于小穴（Caveolae）这个结构非常微小，只能依靠电子显微镜来观察。对于参与其中的各种蛋白的动态观察则更为不易。因此，小穴形成的具体过程仍有很多不清楚之处。

总结

随着科学技术的革新，科学家们对于穴样内陷（Caveolae）的模型以及参与其中的蛋白结构均有新的认识。例如，最近发表在bioRxiv上的文章提出了一种小穴的橘子模型，小穴蛋白就是其中的橘子瓣。

许多疾病都与小穴（Caveolae）有关，包括肌肉疾病，如四肢束带肌营养不良、心肌病、脂肪营养不良和肺动脉高压等。这些疾病都是由小穴形成过程中相关蛋白的突变引起的。此外，小穴也与其他疾病有间接的联系，例如乳腺癌、前列腺癌等。

揭示穴样内陷（Caveolae）的不同生理功能意义重大，能够对了解相关疾病提供新的见解。