Les membres de la superfamille des protéines à domaine BAR se lient à la membrane plasmique pour l'incurver selon différentes courbures (membrane curvature).
Le signe de la courbure membranaire est tout à fait arbitraire : il se réfère à un observateur qui serait placé dans le cytoplasme.
Les membranes planes n'ont pas de courbure (courbure 0).
Les invaginations, qui pénètrent dans le cytosol, possèdent une courbure positive.
Les saillies hors du cytosol ont une courbure négative.
Pour un tubule, formé et contraint par des protéines, la courbure est positive le long de la face latérale du cylindre et nulle le long de l'axe tubulaire.
Structure
Les modules BAR, dimères de domaines BAR, sont des protéines échafaudages (scaffold protein) qui peuvent être subdivisés en plusieurs classes selon la courbure qu'elles donnent à la membrane (Mechanisms of membrane deformation by lipid-binding domains 2009).
Courbures membranaires
(Figure : vetopsy.fr d'après Mim)
Les facteurs de cette homodimérisation sont largement inconnus, mais permettent la régulation de ces protéines.
En effet, cette dimérisation est essentielle pour courber la surface membranaire.
Les reconstructions au microscope électronique ont permis de démontrer les différents mécanismes qui peuvent courber la membrane (cf. figure ci-contre) :
des mécanismes d'échafaudagge (scaffolging mechanism) : des résidus du dimère chargés positivement interagissent avec la bicouche de lipides chargés négativement de la membrane (Structural Basis of Membrane Invagination by F-BAR Domains 2008) et contraignent la forme de la membrane
des mécanismes " d'enfoncement d'un coin " (wedging mechanism), comme l'hélice amphipathique des N-BAR, qui déplace les lipides de la couche interne pour " plier " la membrane vers le domaine BAR.
Selon le domaine additionnel qui se lie à la membrane, les protéines correspondantes comprennent différents domaines.
1. Le domaine N-BAR possède une hélice amphipathique N-terminale qui précède le domaine BAR.
Cette hélice (comme l'hélice α0 du domaine ENTH de l'epsine) s'insère entre les couches de la membrane plasmique pour l'incurver.
Différents modules (dimères) BAR
(Figure : vetopsy.fr d'après endocytosis.org)
Si on retire les résidus 1 à 26 de la partie N-terminale, cette hélice ne se forme plus. Le module BAR stabilise l'incurvation.
d'un domaine N-BAR qui s'homodimérise pour former un module BAR dont l'hélice terminale s'insère entre les deux couches de la membrane plasmique pour incurver sa surface (comme le domaine ENTH de l'epsine).
un domaine central CLAP (CLathrin and AdaPtor binding domain),
un domaine SH3 C-terminal qui se lie avec le domaine PRD (PR ou PRD : riche en proline) de la dynamine (ProSerArgProAsnArg).
Chaque monomère est un enroulement en spirale de trois longues hélices α, formant un faisceau de six hélices autour de l'interface du dimère, en forme de banane.
La courbure du dimère est due d'une part au croisement des monomères, et d'autre part, aux anomalies dans les hélices 2 et 3.
L'interface entre les monomères est en grande partie hydrophobe.
la nadrine (RICH), GTPase neuronale impliquée dans l'exocytose.
Quelques protéines à domaine N-BAR
(Figure : vetopsy.fr)
2. Le domaine PH-BAR (Pleckstrin Homology-BAR) contient un domaine PH (Pleckstrin Homology) comme dans APPL1.
3. Le domaine PX-BAR (PhoX-BAR) comprend un domaine PX comme dans les nexines.
Modules F-BAR
Les modules F-Bar (FCH-BAR, Fes/CIP4 Homology-BAR ou EFC/F-BAR pour FCH Extended Homology) induisent différentes courbures positives, mais moins importantes (F-BAR domain proteins 2010).
Ce domaine se lie à Cdc42 pour le déplier et exposer le domaine SH3.
un domaine SH3, qui interagit avec un grand nombre de protéines intervenant dans l'assemblage de l'actine telles que les Ena/VASP, mais aussi mDia (formine), WASP et Eps8,
une extrémité C-terminale variable qui conduit à plusieurs isoformes avec un domaine WW
IRSp53 est essentiel à la formation des protrusions(filopodes via son activation par Cdc42 et sa liaison avec les Ena/Vasp, mais aussi lamellipodes via Rac 1 et les WAVE et les podosomes), mais aussi des microtubules membranaires (vésicules)