La clatrina es una proteína que desempeña un papel importante en la formación de vesículas recubiertas . La clatrina fue aislada por primera vez por Barbara Pearse en 1976. [1] Forma una forma de triskelion compuesta por tres cadenas pesadas de clatrina y tres cadenas ligeras. Cuando los triskelios interactúan, forman una red poliédrica que rodea la vesícula. El nombre de la proteína hace referencia a esta estructura reticular, que deriva del latín clathri que significa red. [2] Barbara Pearse nombró a la proteína clatrina por sugerencia de Graeme Mitchison , seleccionándola entre tres opciones posibles. [3] Las proteínas de cubierta, como la clatrina, se utilizan para construir pequeñas vesículas con el fin de transportar moléculas dentro de las células. La endocitosis y exocitosis de las vesículas permite que las células se comuniquen, transfieran nutrientes, importen receptores de señalización, medien una respuesta inmune después de muestrear el mundo extracelular y limpien los restos celulares que deja la inflamación tisular. La vía endocítica puede ser secuestrada por virus y otros patógenos para ingresar a la célula durante la infección. [4]
El triskelion de clatrina está compuesto por tres cadenas pesadas de clatrina que interactúan en sus extremos C , cada cadena pesada de ~190 kDa tiene una cadena ligera de ~25 kDa fuertemente unida a ella. Las tres cadenas pesadas proporcionan la estructura principal de la red de clatrina, y se cree que las tres cadenas ligeras regulan la formación y el desmontaje de una red de clatrina. Hay dos formas de cadenas ligeras de clatrina, designadas a y b. La cadena pesada principal de clatrina, ubicada en el cromosoma 17 en humanos, se encuentra en todas las células. Un segundo gen de cadena pesada de clatrina, en el cromosoma 22 , se expresa en el músculo. [5]
La cadena pesada de clatrina se describe a menudo como una pata, con subdominios que representan el pie (el dominio N-terminal ), seguido del tobillo, la pata distal, la rodilla, la pata proximal y los dominios de trimerización. El dominio N-terminal consta de una estructura de hélice β de siete hojas. Los otros dominios forman una superhélice de hélices alfa cortas. Esto se determinó originalmente a partir de la estructura del dominio de la pata proximal que identificó y está compuesto por un módulo estructural más pequeño denominado motivos de repetición de la cadena pesada de clatrina. Las cadenas ligeras se unen principalmente a la porción de la pata proximal de la cadena pesada con alguna interacción cerca del dominio de trimerización. La hélice β en el "pie" de la clatrina contiene múltiples sitios de unión para la interacción con otras proteínas. [5]
Cuando los triskelios se juntan en solución, pueden interactuar con suficiente flexibilidad para formar anillos de 6 lados ( hexágonos ) que dan lugar a una red plana, o anillos de 5 lados ( pentágonos ) que son necesarios para la formación de una red curva. Cuando muchos triskelios se conectan, pueden formar una estructura similar a una canasta. La estructura que se muestra está formada por 36 triskelios, uno de los cuales se muestra en azul. Otro conjunto común es un icosaedro truncado . Para encerrar una vesícula, deben estar presentes exactamente 12 pentágonos en la red.
En una célula, el triskelion de clatrina en el citoplasma se une a una proteína adaptadora que se ha unido a la membrana, uniendo uno de sus tres pies a la membrana a la vez. La clatrina no puede unirse a la membrana o a la carga directamente y, en su lugar, utiliza proteínas adaptadoras para hacerlo. Este triskelion se unirá a otros triskelios unidos a la membrana para formar una red redondeada de hexágonos y pentágonos, que recuerda a los paneles de un balón de fútbol, que tira de la membrana para formar un brote. Al construir diferentes combinaciones de anillos de 5 y 6 lados, se pueden ensamblar vesículas de diferentes tamaños. La jaula de clatrina más pequeña que se ha imaginado comúnmente, llamada minicapa, tiene 12 pentágonos y solo dos hexágonos. Incluso jaulas más pequeñas sin hexágonos probablemente no se formen a partir de la proteína nativa, porque los pies de la triskelion son demasiado voluminosos. [6]
La clatrina desempeña un papel fundamental en la formación de vesículas redondeadas en el citoplasma para el tráfico intracelular. Las vesículas recubiertas de clatrina (CCV) clasifican selectivamente la carga en la membrana celular , la red trans- Golgi y los compartimentos endosómicos para múltiples vías de tráfico de membrana. Después de que una vesícula se forma en el citoplasma, la capa se desmonta rápidamente, lo que permite que la clatrina se recicle mientras la vesícula se transporta a una variedad de lugares.
Las moléculas adaptadoras son responsables del autoensamblaje y el reclutamiento. Dos ejemplos de proteínas adaptadoras son AP180 [7] y epsina . [8] [9] [10] AP180 se utiliza en la formación de vesículas sinápticas . Recluta clatrina a las membranas y también promueve su polimerización . Epsina también recluta clatrina a las membranas y promueve su polimerización, y puede ayudar a deformar la membrana, y así las vesículas recubiertas de clatrina pueden gemar. En una célula, un triskelion flotando en el citoplasma se une a una proteína adaptadora, uniendo uno de sus pies a la membrana a la vez. El pie del triskelion se unirá a otros unidos a la membrana para formar una red poliédrica, pie del triskelion, que tira de la membrana en una yema. El pie no se une directamente a la membrana, sino que se une a las proteínas adaptadoras que reconocen las moléculas en la superficie de la membrana.
La clatrina tiene otra función además de recubrir los orgánulos . En las células que no se dividen, la formación de vesículas recubiertas de clatrina ocurre continuamente. La formación de vesículas recubiertas de clatrina se detiene en las células que experimentan mitosis . Durante la mitosis, la clatrina se une al aparato del huso , en complejo con otras dos proteínas: TACC3 y ch-TOG/ CKAP5 . La clatrina ayuda en la constitución de los cromosomas al estabilizar las fibras cinetocóricas del huso mitótico . El dominio amino-terminal de la cadena pesada de clatrina y el dominio TACC de TACC3 forman la superficie de unión de los microtúbulos para que TACC3/ch-TOG/clatrina se una al huso mitótico . La estabilización de las fibras cinetocóricas requiere la estructura trimérica de la clatrina para reticular los microtúbulos. [11] [12] [13]
La endocitosis mediada por clatrina (EMC) regula muchos procesos fisiológicos celulares, como la internalización de factores de crecimiento y receptores, la entrada de patógenos y la transmisión sináptica. Se cree que los invasores celulares utilizan la vía de los nutrientes para acceder a los mecanismos de replicación de una célula. Ciertas moléculas de señalización abren la vía de los nutrientes. [1] Dos compuestos químicos llamados Pitstop 1 y Pitstop 2, inhibidores selectivos de la clatrina, pueden interferir con la actividad patógena y, por lo tanto, proteger a las células contra la invasión. Estos dos compuestos bloquean selectivamente la asociación del ligando endocítico con el dominio terminal de la clatrina in vitro. [14] Sin embargo, se ha cuestionado la especificidad de estos compuestos para bloquear la endocitosis mediada por clatrina. [15] Sin embargo, en estudios posteriores, se validó que la especificidad de Pitstop 2 dependía de la clatrina. [16]
Micrografías del ensamblaje de clatrina.
Micrografías de la gemación de vesículas.