Trafic vésiculaire : endocytose clathrine dépendante (CME)
2.b Adaptateurs alternatifs

La clathrine a besoin des adaptateurs car elle ne peut se lier aux membranes.

• Les plus étudiés sont les adaptateurs classiques comme les adaptines (AP) ou les GGA.
• D'autres sont appelés adaptateurs alternatifs

2b. Adaptateurs à la clathrine : adaptateurs alternatifs

Epsines

Vue d'ensemble

1. Les epsines sont une famille de protéines qui courbent la membrane en se liant à la clathrine et d'autres protéines accessoires, i.e. permettant l'endocytose (Epsin deficiency impairs endocytosis by stalling the actin-dependent invagination of endocytic clathrin-coated pits 2014).

Elles jouent un rôle essentiel dans la down-régulation du récepteur du facteur de croissance épidermique (EGF : (Epidermal Growth Factor) et à l'activation des voies Notch et des GTPases Rho lors du développement embryonnaire des métazoaires.

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  Pour tout savoir sur l'epsine et son abondante bibliographie, lire : The epsin protein family: coordinators of endocytosis and signaling (2012).

L'epsine 1 (EPN1) et l'epsine 2 (EPN2), impliqués dans l'endocytose médiée par un récepteur, se lient à l'AP-2 (surtout au niveau cérébral).

L'epsine 4 (EPN4 ou CLINT1) intervient dans le voie sécrétoire entre le réseau trans-Golgi et les endosomes, se lie à l'AP-1 et au GGA.

L'epsine 3 est impliquée dans la migration des kératinocytes, des cellules pariétales gastriques et de nombreux carcinomes.

Remarque : l'epsine est capable de médier la fission vésiculaire dans les cellules appauvries en dynamine. Les molécules d'epsine présentes au niveau du col d'une vésicule naissante pourraient fournir la force qui déstabilise le col de la vésicule, conduisant ainsi à la fission (Membrane Fission Is Promoted by Insertion of Amphipathic Helices and Is Restricted by Crescent BAR Domains 2012).

2. Les epsines, sont impliquées dans la reconnaissance de cargos ubiquitinés à la membrane plasmique, comme EPS15 (Epidermal growth factor receptor ([EGFR] Pathway Substrate 15) par exemple.

Structure des epsines

L'epsine comprend plusieurs domaines.

1. Le domaine N-terminal ENTH ou Epsin N-Terminal homology, d'environ 150 acides aminés de long, est presque identique :

• au domaine VHS des GG,
• au domaine ANTH des Hip1.

Ce domaine ENTH se lie au PI(4,5)P2 ou PIP2 de la membrane.

• Cette liaison provoque un changement de conformation qui ajoute une hélice α à la fin du domaine ( courbure membranaire).
• Cette hélice (α0) s'insère dans la couche cytoplasmique et pourrait constituer la première phase de la courbure de la membrane (Curvature of clathrin-coated pits driven by epsin 2002).

Ce domaine régule aussi des voies de signalisation.

2. Deux ou trois domaines UIM (Ubiquitin Interacting Motifs) suivent le domaine ENTH.

Ces domaines se lient au cargos ubiquitinés (une fois jusqu'à 4 fois) pour pouvoir s'accrocher à l'epsine (The Ubiquitin-Interacting Motifs Target the Endocytic Adaptor Protein Epsin for Ubiquitination 2002 et Solution structure of Vps27 UIM–ubiquitin complex important for endosomal sorting and receptor downregulation 2003).

3. Puis, on trouve une région déstructurée qui possède :

• deux boîtes à clathrine (CBM) chez les mammifères, comprenant le motif LΦZΦZ (leucine, Φ - acide aminé hydrophobe - et Z - acide aminé polaire -) qui se lient au domaine C-terminal de la chaîne lourde de la clathrine,
• huit répétitions DP(W/F) - aspartate-proline-tryptophane/phénylalanine - qui se lient à l'adaptateur AP-2.

4. La région C-terminale se finit par 2 ou 3 répétitions NPF (asparagine-proline-phenylalanine) qui reconnaissent le domaine EH (Eps15 Homology ) de nombreuses protéines EHD impliquées dans la courbure et la fission membranaire comme celles des endosomes, en particulier les endosomes de recyclage, régulant ainsi le recyclage endocytaire ainsi que dans les cavéoles.

a. EPS15 (Epidermal growth factor receptor ([EGFR] Pathway Substrate 15), qui est une sous unité de ESCRT-0, est impliquée dans la voie de l'internalisation de l'EGFR, récepteur à EGF ou Facteur de croissance épidermique.

b. L'intersectine/Dap160 est une protéine d'échafaudage endocytaire ( infos sur l'intersectine), qui contient deux domaines EH à son extrémité N-terminale, qui joue un rôle important (Intersectin scaffold proteins and their role in cell signaling and endocytosis 2018) :

• dans la régulation de l'activation induite par Ras des kinases MAPK,
• d'autres processus régulés par la GTPase qui recrute d'actine.

L'intersectine contient aussi 5 domaines SH3 qui peuvent se lier à de nombreuses protéines dont FCHSD2 (FCH and double SH3 domains protein 2) ( intersectine et FCHSD2).

c. P0B1 (Partner of RalBP1), partenaire de RalBP1 (Ral-binding protein 1) effecteur de la petite GTPase RAL, qui possède un domaine EH à son extrémité N-terminale, joue un rôle dans la migration cellulaire (Interaction of POB1, a Downstream Molecule of Small G Protein Ral, with PAG2, a Paxillin-binding Protein, Is Involved in Cell Migration 2002).

Autres adaptateurs

Bien d'autres adaptateurs existent (Clathrin-Mediated Endocytosis and Adaptor Proteins 2013).

1. L'ARH ou LDLRAP1 (Low-Density Lipoprotein Receptor Adaptor Protein 1) est une protéine cytosolique qui contient un domaine de liaison à la phosphotyrosine (PTB).

• Le domaine PTB s'est avéré interagir avec la queue cytoplasmique du récepteur LDL.
• Des mutations dans ce gène entraînent un dysfonctionnement des récepteurs LDL et provoquent l''hypercholestérolémie autosomique récessive (Autosomal Recessive Hypercholesterolemia : A Mild Phenotype of Familial Hypercholesterolemia: Insight from the Kinetic Study using Stable Isotope and Animal Studies 2014).

2. Hip1 (Huntingtin-interacting protein 1) et HIP1R (HIP1-related) ont un rôle important dans le recrutement de l'actine pour le détachement vésiculaire.

3. Les protéines Hrs (Hepatocyte-growth-factor receptor substrate) et STAM (Signal-Transducing Adaptor Molecule) font partie du complexe ESCRT-0 comme l'arrestine EPS15 pour interagir avec les cargos ubiquitinés.

4. Dab2 (Disabled2) est une protéine adaptatrice, largement exprimée, impliquée dans des voies de signalisation dans lesquelles intervient un récepteur transmembranaire (comme dans certains modèles de signalisation Wnt).

Dab2 contient (The “intelligent adaptor” Dab2 regulates clathrin-mediated endocytosis 2012) :

• un domaine N-terminal PTB (PhosphoTyrosine Binding) qui se lie aux membres de la famille du récepteur de la lipoprotéine de basse densité (LDLR) et aux phosphoinositides,
• des domaines qui se lient à la clathrine, l'AP-2, la myosine VI, ce qui facilite l'assemblage des vésicules de clathrine pour l'endocytose du cargo et la fission vésiculaire.

5. Les β-arrestines reconnaissent des motifs phosphorylés, notamment des récepteurs couplés aux protéines G (GPCR).

6. Numb est une protéine conservée au cours de l'évolution qui joue un rôle important dans l'adhésion cellulaire, la migration, la polarité et la détermination du destin cellulaire (Numb Is an Endocytic Protein 2000). Il joue un rôle controversé dans la pathogenèse de certains cancers.

• Soit c'est un suppresseur tumoral par sa régulation négative de la voie de signalisation Notch et de la prolifération cellulaire en favorisant la dégradation endocytaire de Notch (Endocytosis by Numb breaks Notch symmetry at cytokinesis 2012), ou en empêchant l'ubiquitination médiée par MDM2 de p53 (NUMB controls p53 tumour suppressor activity 2008).
• Soit il les favorise par sa liaison à la kinase du lymphome anaplasique (ALK), un récepteur tyrosine kinase activé de manière aberrante dans plusieurs formes de cancer. Cette interaction régule l'endocytose et l'activité de l'ALK (NUMB regulates the endocytosis and activity of the anaplastic lymphoma kinase in an isoform-specific manner 2018).

7. D’autres adaptateurs reconnaissent des régions plus spécifiques de certaines protéines ou familles de protéines.

Par exemple, PICALM (PhosphatidylInositol-Binding Clathrin Assembly) est capable de reconnaître les domaines SNARE de VAMP2/synaptrobrévine 2 (pour Vesicle-Associated Membrane Protein 2), VAMP3 et VAMP8 (The Molecular Basis for the Endocytosis of Small R-SNAREs by the Clathrin Adaptor CALM 2011).

3. Formation de la cage de clathrine