Trafic vésiculaire
Endocytose clathrine-indépendante (CIE)
Voie flotilline

Les vésicules d'endocytose issues de la voie flotilline ont une apparence similaire à celles des cavéoles.

En règle générale, on peut diviser les endocytoses en ( vue d'ensemble sur l'endocytose) :

• CME (Clathrin-Mediated Endocytosis) ou endocytose clathrine-dépendante,
• CIE (Clathrin-independant Endocytosis) qui comprend toutes les autres endocytoses.

En outre, on peut les diviser selon qu'elles utilisent ou pas la dynamine pour le détachement membranaire de la vésicule.

Structure des flotillines

Les flotillines sont composées de deux isoformes, i.e. la flotilline 1 et la flotilline 2.

Les deux protéines sont identiques à 69% et font partie de la famille SPFH, comprenant la stomatine, la prohibitine, la flotilline et HflK/C, mais aussi l'erline, associée à l'homéostasie du cholestérol, et la podocine, composante des fentes de filtration des podocytes.

1. Les flotillines contiennent plusieurs domaines :

• SPFH1 et SPFH2
• un tonneau hélicoïdal flotilline α,
• un domaine CapH,
• un tonneau β,
• un domaine C-terminal (CTD) très différent selon la flotilline

2. Le complexe de protéines de flotilline ressemble à un panier, avec son extrémité large toujours connectée à une membrane et son extrémité étroite parfois connectée à une membrane séparée.

• L'extrémité large a un diamètre de 32 nm et est composée des domaines SPFH1 et SPFH2 jusqu'à l'extrémité N.
• L'extrémité étroite mesure 19 nm et la hauteur est de 22 nm.

3. La paroi est un tonneau hélicoïdal α unique, et l'extrémité étroite se compose des deux couches hélicoïdales α décrites ci-dessus, l'une avec 22 et l'autre avec 44 hélices α.

• Un brin β de chaque flottiline fait un tonneau β à 44 brins à l'intérieur de la couche hélicoïdale.
• Les acides aminés C-terminaux forment une structure mal résolue qui resserre encore l'ouverture de l'extrémité étroite à environ 4 nm de diamètre.

Remarque : la HflK/C bactérienne forme une cage qui s'attache aux membranes ((Structural insights into the membrane microdomain organization by SPFH family proteins 2022).

Les microdomaines de membrane bactérienne contiennent deux protéines SPFH, i.e. HflK et HflC, et une ATPase AAA+, FTSH, attachée à la membrane.

Rôles des flotillines

Vue d'ensemble

1. Les protéines SPFH s'oligomérisent pour former un grand assemblage sur la membrane, ce qui donne des domaines membranaires fonctionnels (FMM) compartimentés latéralement qui pourraient servir de plates-formes pour des processus spécifiques liés à la membrane (Structural insights into the membrane microdomain organization by SPFH family proteins 2022).

Les protéines SPFH distinctes de diverses fractions membranaires, probablement avec différentes stoechiométries des sous-unités en homo- ou hétéro-oligomérisation, peuvent organiser les FMM dans différentes tailles physiques (The mystery of membrane organization: composition, regulation and physiological relevance of lipid rafts 2017).

2. Les protéines SPFH peuvent jouer un rôle actif dans la liaison et le recrutement d'espèces lipidiques spécifiques aux FMM.

En insérant leurs domaines SPFH1 dans différents feuillets membranaires, les protéines SPFH de topologie différente pourraient réguler la fluidité locale des feuillets.

3. L'organisation spatiale des domaines fonctionnels par rapport à la cage de flotillines, qu'elle soit à l'intérieur ou à l'extérieur, peut dépendre de leurs besoins fonctionnels et de leurs fonctions et permettre un contrôle spatial de ces activités.

• Des domaines comme la glycoside-hydrolase, qui ont besoin d'une protection, peuvent être situés à l'intérieur de la cage pour réguler leur activité.
• Des domaines nécessitant une liberté d'interaction, tels que les kinésines, sont probablement positionnés à l'extérieur.

4. Les protéines SPFH peuvent avoir un large rôle dans le fonctionnement des microdomaines membranaires, certains d'entre eux présentant des fonctions de régulation hautement spécialisées dans certains processus liés à la membrane.

• Des inhibiteurs de l'erline 1/2 régulent la dégradation des protéines membranaires.
• La stomatine et la podocine réguleraient les canaux ioniques…

Localisation des flotillines

1. Les flotillines sont localisées principalement aux membranes cellulaires (The roles of flotillin microdomains – endocytosis and beyond 2010) :

• membrane plasmique,
• exosomes,
• endosomes,
• lysosomes,
• noyau.

1. Les cages de flotillines altèrent localement la courbure de la membrane et leurs rôles doivent être précisés, car elles ne sont pas seulement impliquées dans l'endocytose.

a. En exerçant des forces de flexion qui agissent localement, les flotillines peuvent influencer les propriétés mécaniques des membranes et ainsi jouer un rôle dans la fonction de canal mécanosensoriel.

Sur les vers ronds et les souris, Mec-2 et la protéine 3 de type stomatine sont essentielles pour la sensibilité au toucher (A stomatin-domain protein essential for touch sensation in the mouse 2007).

b. Ces protéines pourraient confiner les canaux mécanosensoriels dans leurs cages pour les réguler (Tuning Piezo ion channels to detect molecular-scale movements relevant for fine touch 2014).

D'autres recherches seront nécessaires pour confirmer si les canaux mécano-sensibles collaborent avec les protéines SPFH ou si d'autres mécanismes sont en jeu (Elastic properties and shape of the Piezo dome underlying its mechanosensory function 2022).

2. Dans le cas des endosomes et des lysosomes, les complexes protéiques jouent un rôle décisif, régulant non seulement les processus lysosomaux métaboliques, mais aussi la biogenèse des lysosomes, le transport et l'interaction avec d'autres organites (Cross-linking of the endolysosomal system reveals potential flotillin structures and cargo 2022).

• Les endosomes précoces FLOT1/FLOT2 positifs pourraient transporter 300 cargos putatifs et onze substrats pour l'endocytose dépendante de la flottiline, comme la famille de la latrophiline des récepteurs d'adhésion couplés aux protéines G.
• Les lysosomes présentent un assemblage tétramérique de l'hydrolase lysosomale PPT1 et une structure hétérodimère de FLOT1/FLOT2.

4. Dans le noyau, les domaines fonctionnels pourraient présenter une large gamme de fonctions comme les interactions ADN/ARN, la liaison des nucléotides ou la régulation génique.

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