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Complejo adaptador AP2

complejo AP-2

El complejo adaptador AP2 es una proteína multimérica que actúa en la membrana celular para internalizar la carga en la endocitosis mediada por clatrina . [1] Es un complejo estable de cuatro adaptinas que dan lugar a una estructura que tiene un dominio central y dos dominios apéndices unidos al dominio central mediante conectores polipeptídicos. Estos dominios de apéndices a veces se denominan "orejas". El dominio central se une a la membrana y a la carga destinada a la internalización . Los dominios del apéndice alfa y beta se unen a proteínas accesorias y a clatrina . Sus interacciones permiten la regulación temporal y espacial del ensamblaje de vesículas recubiertas de clatrina y su endocitosis .

El complejo AP-2 es un heterotetrámero que consta de dos adaptinas grandes (α y β), una adaptina mediana (μ) y una adaptina pequeña (σ):

Estructura

El complejo adaptador AP2 existe en dos conformaciones principales: la conformación abierta (estado activo) y la conformación cerrada (estado inactivo). [2] En su estado activo, el sitio de unión de clatrina que se encuentra en la subunidad β y el sitio de unión de carga que se encuentra en la subunidad μ están expuestos al citosol, [2] permitiendo que se produzcan sus respectivas interacciones. En su estado inactivo, el complejo experimenta un cambio conformacional que hace que ambos sitios queden cubiertos, impidiendo sus funciones primarias. [3] Las cadenas pesadas α y β del complejo constituyen aproximadamente el 60 % de la secuencia polipeptídica de AP2 y están estrechamente estructuradas en 14 repeticiones HEAT que forman estructuras de hélice α en zigzag que interactúan con las "patas" helicoidales del trímero de clatrina. . [4] [2]

Estructura Cryo-EM compleja del adaptador AP2. [5] Rojo: subunidades alfa. Azul - subunidad beta. Verde: subunidad mu. Amarillo: subunidad sigma.

Función

AP2 facilita el ensamblaje de redes de clatrina cuando es necesario que ocurra endocitosis, agregándose junto con otros complejos AP2, en su conformación activa. [4] Estos agregados AP2 interactúan con proteínas clatrina individuales a través de sus sitios β-activos, orientándolas hacia las "jaulas" de clatrina que forman la capa endocítica. [4]

Regulación

La regulación de la actividad AP2 se realiza principalmente a través de reordenamientos conformacionales de la estructura en dos conformaciones distintas (y potencialmente una tercera y una cuarta). La conformación "abierta" es el estado activo del complejo, ya que los "hoyos" o sitios de unión activos para las clatrinas y la carga están descubiertos. Por otra parte, la conformación "cerrada" se denota por el cierre o inaccesibilidad de estos mismos sitios. [6]

Activación

Se ha descubierto que la presencia de clatrina induce la unión a la carga y, de manera similar, la presencia de carga parece inducir la unión de clatrina. Se cree que esto ocurre mediante una estabilización secundaria de la compleja estructura, que permitiría la activación parcial o el acceso a los respectivos pozos. [7] [8] El fosfatidilinositol-(4,5)-bisfosfato (PIP2) sirve como una secuencia señal que se une y es reconocida por AP2. PIP2 se puede encontrar dentro de liposomas que contienen carga, que interactúan con AP2 para luego unirse a clatrina y ejecutar su función. En la forma cerrada, el sitio de unión de PIP2 queda expuesto, lo que permite que se produzca la regulación conformacional. [9] Debido a esto, un cierto orden de ligeros cambios conformacionales provocan la conformación completamente abierta, comenzando con la unión de PIP2, luego la unión de la secuencia carga y finalmente la unión de clatrina. [9] Se cree que una familia de proteínas llamadas muniscinas son los principales activadores alostéricos del complejo adaptador AP2, [10] debido a su prevalencia en las fosas asociadas a AP2 y su inhibición, lo que resulta en una disminución de la endocitosis mediada por AP2. [11] [12] Además, se ha descubierto que el complejo está regulado y activado por la fosforilación de su subunidad (mu). [13] [14]

Desactivación

La desactivación o el cambio a la conformación "cerrada" aún no está clara. Se cree que los NECAP desempeñan un papel en ello al unirse a la subunidad α de AP2. [6] No se sabe mucho, pero la conformación abierta de AP2, que está fosforilada, parece ser necesaria para que NECAP1 se una a su núcleo. [3] El proceso de acción aún se desconoce, pero esta interacción provoca la desfosforilación del complejo adaptador AP2, desactivándolo.

Relevancia médica

Se ha identificado que AP2 participa íntimamente en las vías celulares autofágicas, responsables de la degradación de proteínas agregadas. [15] De hecho, se ha observado que forma complejo con la leucemia linfoide-mieloide del ensamblaje de fosfatidilinositol clatrina (PICALM), que serviría como un grupo receptor importante para la cadena ligera 3 de la proteína 1 asociada a microtúbulos ( LC3 ). LC3 tiene un papel importante en algunas vías autofágicas. [16] Debido a esto, se sospecha que la deficiencia o disfunción de AP2 puede ser un precursor del desarrollo de la enfermedad de Alzheimer familiar. [15]

Ver también

Referencias

  1. ^ Pearse BM, Smith CJ, Owen DJ (abril de 2000). "Construcción de capa de clatrina en endocitosis". Opinión actual en biología estructural . 10 (2): 220–228. doi :10.1016/S0959-440X(00)00071-3. PMID  10753805. (requiere suscripción)
  2. ^ abc Collins BM, McCoy AJ, Kent HM, Evans PR, Owen DJ (17 de mayo de 2002). "Arquitectura molecular y modelo funcional del complejo endocítico AP2". Celúla . 109 (4): 523–535. doi : 10.1016/S0092-8674(02)00735-3 . PMID  12086608.
  3. ^ ab Beacham GM, Partlow EA, Lange JJ, Hollopeter G (enero de 2018). "Los NECAP son reguladores negativos del complejo adaptador de clatrina AP2". eVida . 7 : e32242. doi : 10.7554/eLife.32242 . PMC 5785209 . PMID  29345618. 
  4. ^ abc Kirchhausen T, Owen D, Harrison SC (mayo de 2014). "Estructura molecular, función y dinámica del tráfico de membranas mediado por clatrina". Perspectivas de Cold Spring Harbor en biología . 6 (5): a016725. doi : 10.1101/cshperspect.a016725. PMC 3996469 . PMID  24789820. 
  5. ^ Partlow EA, Baker RW, Beacham GM, Chappie JS, Leschziner AE, Hollopeter G (agosto de 2019). "Un mecanismo estructural para la inactivación del complejo AP2 dependiente de la fosforilación". eVida . 8 : e50003. doi : 10.7554/eLife.50003 . PMC 6739873 . PMID  31464684. 
  6. ^ ab Beacham GM, Partlow EA, Hollopeter G (octubre de 2019). "Regulación conformacional de complejos adaptadores de clatrina AP1 y AP2". Tráfico . 20 (10): 741–751. doi :10.1111/tra.12677. PMC 6774827 . PMID  31313456. 
  7. ^ Ehrlich M, Boll W, Van Oijen A, Hariharan R, Chandran K, Nibert ML, Kirchhausen T (septiembre de 2004). "Endocitosis por iniciación aleatoria y estabilización de fosas recubiertas de clatrina". Celúla . 118 (5): 591–605. doi : 10.1016/j.cell.2004.08.017 . PMID  15339664.
  8. ^ Rapoport I, Miyazaki M, Boll W, Duckworth B, Cantley LC, Shoelson S, Kirchhausen T (mayo de 1997). "Interacciones regulatorias en el reconocimiento de señales de clasificación endocítica por complejos AP-2". La Revista EMBO . 16 (9): 2240–2250. doi :10.1093/emboj/16.9.2240. PMC 1169826 . PMID  9171339. 
  9. ^ ab Kadlecova Z, Spielman SJ, Loerke D, Mohanakrishnan A, Reed DK, Schmid SL (enero de 2017). "Regulación de la endocitosis mediada por clatrina mediante activación alostérica jerárquica de AP2". La revista de biología celular . 216 (1): 167-179. doi :10.1083/jcb.201608071. PMC 5223608 . PMID  28003333. 
  10. ^ Reider A, Barker SL, Mishra SK, Im YJ, Maldonado-Báez L, Hurley JH, et al. (octubre de 2009). "Syp1 es un adaptador endocítico conservado que contiene dominios implicados en la selección de carga y la tubulación de membrana". La Revista EMBO . 28 (20): 3103–3116. doi :10.1038/emboj.2009.248. PMC 2771086 . PMID  19713939. 
  11. ^ Henne WM, Boucrot E, Meinecke M, Evergren E, Vallis Y, Mittal R, McMahon HT (junio de 2010). "Las proteínas FCHo son nucleadoras de la endocitosis mediada por clatrina". Ciencia . 328 (5983): 1281–1284. doi : 10.1126/ciencia.1188462. PMC 2883440 . PMID  20448150. 
  12. ^ Cocucci E, Aguet F, Boulant S, Kirchhausen T (agosto de 2012). "Los primeros cinco segundos en la vida de un pozo recubierto de clatrina". Celúla . 150 (3): 495–507. doi :10.1016/j.cell.2012.05.047. PMC 3413093 . PMID  22863004. 
  13. ^ Ghosh P, Kornfeld S (marzo de 2003). "La unión de AP-1 a las señales de clasificación y la liberación de vesículas recubiertas de clatrina está regulada por fosforilación". La revista de biología celular . 160 (5): 699–708. doi : 10.1083/jcb.200211080 . PMC 2173368 . PMID  12604586. 
  14. ^ Ricotta D, Conner SD, Schmid SL, von Figura K, Honing S (marzo de 2002). "La fosforilación de la subunidad mu AP2 por AAK1 media la unión de alta afinidad a las señales de clasificación de proteínas de membrana". La revista de biología celular . 156 (5): 791–795. doi :10.1083/jcb.200111068. PMC 2173304 . PMID  11877457. 
  15. ^ ab Tian Y, Chang JC, Fan EY, Flajolet M, Greengard P (octubre de 2013). "El complejo adaptador AP2/PICALM, a través de la interacción con LC3, se dirige al APP-CTF de Alzheimer para la degradación terminal mediante autofagia". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 110 (42): 17071–17076. doi : 10.1073/pnas.1315110110 . PMC 3801056 . PMID  24067654. 
  16. ^ Dhingra A, Alexander D, Reyes-Reveles J, Sharp R, Boesze-Battaglia K (2018). "Isoformas de la cadena ligera 3 (LC3) de la proteína 1 asociada a microtúbulos en el EPR y la retina". Enfermedades Degenerativas de la Retina . Avances en Medicina y Biología Experimentales. vol. 1074, págs. 609–616. doi :10.1007/978-3-319-75402-4_74. ISBN 978-3-319-75401-7. PMID  29721994.

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