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Trafic vésiculaire : endocytose clathrine dépendante (CME)
Suite du démontage ou déshabillage de la vésicule

Sommaire

Quand la vésicule est entièrement internalisée, elle perd rapidement son revêtement de clathrine pour pouvoir fusionner plus facilement avec les endosomes précoces.

Ce déshabillage nécessite :

Co-chaperons de Hsc70 : auxilline

Vue d'ensemble

Auxilline, Hsc70 et chaîne lourde de la clathrine
Auxilline, Hsc70 et chaîne lourde de la clathrine
(Figure : vetopsy.fr d'après Xing)

L'auxilline/GAK fait partie des co-chaperons de Hsc70 (A burst of auxilin recruitment determines the onset of clathrin-coated vesicle uncoating 2006 et Recruitment dynamics of GAK and auxilin to clathrin-coated pits during endocytosis 2006 et Structure of clathrin coat with bound Hsc70 and auxilin: mechanism of Hsc70‐facilitated disassembly 2009).

L'auxilline, purement cérébrale, est une protéine homologue de la GAK ubiquiste (cyclin G–Associated Kinase ubiquiste, encore appelée auxilline2).

Or, lors du recrutement de la dynamine pour détacher la vésicule de la membrane, on constate un pic de recrutement de l'auxilline, qui dépend de ses sites de liaison aux lipides membranaires (A burst of auxilin recruitment determines the onset of clathrin-coated vesicle uncoating 2006).

Structure

L'auxilline comprend plusieurs domaines.

Domaines de liaisons aux protéines

Domaine J
Domaine J

1. Le domaine J recrute Hsc70 et active son activité ATPasique pour qu'il puisse ouvrir son " couvercle " (NMR Structure of the J-domain and the Gly/Phe-rich Region of theEscherichia coliDnaJ Chaperone 1996 et The J-protein family: modulating protein assembly, disassembly and translocation 2004).

Le domaine J contient environ 70 acides aminés (The Hsp70 chaperone machinery: J-proteins as drivers of functional specificity 2010 et Molecular Mechanism of J-Domain-Triggered ATP Hydrolysis by Hsp70 Chaperones 2018).

  • Ce domaine contient un motif HPD (H35, P36, D37) situé dans une boucle entre les deux hélices principales (II et III), essentiel pour stimuler l'activité ATPase de Hsc70.
  • Cette hydrolyse permet le changement conformationnel des Hsc70 en déplaçant le SBD du NBD et permettre ainsi sa liaison au substrat (Structural Basis of J Cochaperone Binding and Regulation of Hsp70 2007), ici le motif QLMLT des domaines C-terminaux des chaînes lourdes.

2. Le domaine de liaison à la clathrine et l'AP2 et le domaine J sont suffisants pour se lier à la clathrine (résidus 547-910).

3. Le domaine de liaison à la dynamine suit le domaine précédent.

Domaines de liaisons aux lipides

Le domaine de liaison aux lipides est composé d'un domaine PTEN-like (Phosphatase and TENsin homolog) qui contient le domaine phosphatase-like (PD : résidus 54–216) et le domaine C2 (residus 226–363).

Normalement, le domaine PTEN déphosphoryle les PIP3 [phosphatidylinositol (3,4,5)-triphosphate ou PtdIns(3,4,5)P3] de la membrane (au niveau du 3' phosphate du cycle inositol : ce sont des 3-phosphatases) pour produire du PIP2 [phosphatidylinositol (4,5)-bisphosphate ou PtdIns(4,5)P2] qui inhibe la voie de signalisation PKB, serine/thréonine kinase qui joue un rôle dans de nombreux processus (métabolisme du glucose, apoptose, prolifération cellulaire , transcription et migration).

Domaine PTEN
Clathrine, auxililline et Hsc70
(Figure : vetopsy.fr d'après Xing)

Le domaine PTEN-like a seulement 27% d'homologie avec le PTEN classique (Interactions of the Auxilin-1 PTEN-like Domain with Model Membranes Result in Nanoclustering of Phosphatidyl Inositol Phosphates 2013).

  • Le domaine PD n'a pas d'activité catalytique. Toutefois, il se lie à la membrane de manière non spécifique par ses résidus 53-60 et 88-99 positifs.
  • Le domaine C2 de l'auxilline a la particularité de ne pas comporter, comme de nombreux autres, les résidus impliqués la liaison membranaire Ca++ dépendante.

Le domaine C2 est essentiel pour le recrutement et l'association de l'auxilline avec les vésicules de clathrine (Structure of the PTEN-like Region of Auxilin, a Detector of Clathrin-Coated Vesicle Budding 2010).

  • Son absence ne permet pas la liaison.
  • il semble être le détecteur qui signale le détachement de la vésicule de la membrane plasmique.

Le domaine C2 comporte une boucle 3 plus longue que celle du PTEN classique.

  • Cette boucle en forme d'épingle β torsadée est impliquée dans l'interaction avec la bicouche lipidique par ses résidus positifs 240–245 et 301–316.
  • Les lipides chargés négativement (en particulier PIP2) se lient à eux.

L'auxilline est placée alors dans une position favorable pour pouvoir interagir avec la membrane, la clathrine et l'Hsc70.

  • L'extrémité C-terminale du domaine PTEN est positionné de telle sorte que la chaîne polypeptidique qui suit pourrait faire saillie de la membrane vers le manteau de clathrine.
  • Les 150 résidus d'acides aminés entre l'extrémité du domaine PTEN et la région de liaison à la clathrine pourraient facilement enjamber l'espace entre l'emplacement du domaine J de l'auxilline dans le manteau de clathrine et la membrane de la vésicule.

Mécanisme du déshabillage

L'auxilline se lie à l'intérieur de la jambe de la chaîne lourde, le domaine J tourné vers le sommet.

Auxilline, Hsc70 et déshabillage de la cage de clathrine
Auxilline, Hsc70 et déshabillage de la cage de clathrine
(Figure : vetopsy.fr d'après Xing)

1. La liaison du complexe auxilline/Hspc70 au motif QLMLT du triskélion " déplacent " les chevilles de deux autres triskélion (Single-molecule analysis of a molecular disassemblase reveals the mechanism of Hsc70-driven clathrin uncoating 2011).

  • Ces chevilles sont connectées aux jambes qui sont essentielles à l'assemblage du manteau de clathrine, ce qui déstabilisera l'ensemble pour éjecter le triskélion.
  • Le mécanisme exact est encore en cours d'étude.

2. Le triskélion est encore lié au Hsc70 pour qu'une agrégation aberrante de clathrine ne forme pas de cage dans le cytosol (The role of molecular chaperones in clathrin mediated vesicular trafficking 2015).

3. La dissociation de la clathrine de Hsc70 est contrôlé probablement par les NEF - Nucleotide Exchange Factors - (The nucleotide exchange factors of Hsp70 molecular chaperones 2015).

Incorporation dans les endosomes précoces

Bibliographie
  • Marieb E. N. - Anatomie et physiologie humaines - De Boeck Université, Saint-Laurent, 1054 p., 1993
  • Maillet M. - Biologie cellulaire - Abrégés de Masson, 512 p, 2002
  • Lodish et coll - Biologie moléculaire de la cellule - De Boeck Supérieur, Saint-Laurent, 1207 p., 2014