3.4.6. Механизмы сортировки грузов в клатрин-окаймленные ямки
В соответствии с современными представлениями, трансмембранные рецепторы имеют определенную степень свободы перемещения в двумерной мембране. В ходе таких случайных перемещений они могут попадать в область формирующейся ОЯ и задерживаться там (секвестрироваться), либо свободно покидать ее, продолжая случайное движение.
Для секвестрирования используются несколько типов сортировки белков. В настоящее время известно, по крайней мере, 3 механизма сортировки рецепторов-грузов в ОЯ (рис. 20).
Во-первых, АР2 может узнавать сигнальную последовательность в цитоплазматическом домене рецептора, как правило, длинною в несколько аминокислотных остатков (содержащих либо дилейциновый мотив, либо тирозиновый). К этой группе в основном относятся метаболические рецепторы, которые постоянно локализуются в ОЯ, например, рецепторы трансферрина. При этом неважно, связан ли рецептор с грузом или нет.
Для рецепторов второго типа сигнальные последовательности играют незначительную роль, их заякоривание в ОЯ происходит через взаимодействие с вспомогательными белками (accesory proteins) Eps15/epsin. Этот механизм характерен для сигнальных рецепторов, обладающих тирозинкиназной активностью, и попадающих в ОЯ только в результате стимуляции после связывания с лигандом
Рис. 20. Механизмы сортировки грузов в ОЯ. 1 – АР-2 взаимодействуют с рецепторами, несущими дилейциновый или тирозиновый мотив; 2 – узнавание убиквитинированных рецепторов компонентами АР2-окаймления; 3 – взаимодействие GPCR с АР2 через аррестин
(фактором роста). В результате формирования лиганд-рецепторного комплекса тирозинкиназа активируется и фосфорилирует ряд белков, определяющих взаимодействие рецептора с компонентами ОЯ. Так, субстратом фосфорилирования является Eps15 и убиквитин-лигаза c-Cbl, убиквитинирующая сам рецептор. Такой рецептор задерживается в ОЯ благодаря наличию в составе ямки белков, аффинных к убиквитину.
Третья группа грузов – серпентиновые рецепторы, ассоциированные с тримерными G-белками (GPCR, G-protein coupled receptors) – связываются с АР2 через белок аррестин.
Вопрос о специфичности окаймленных ямок по отношению к тому или другому грузу остается открытым. С одной стороны, в одной и той же первичной эндосоме могут обнаруживаться и рецепторы трансферрина, и тирозинкиназные рецепторы. С другой стороны, практически все субъединицы адапторных комплексов имеют несколько изоформ, в результате набор несколько отличающихся по составу тетрамерных комплексов с различными преференциями по отношению к тому или иному грузу может быть довольно значительным.
3.4.7. Окаймления. Заключение
Суммируя сказанное в главе 3, можно отметить наиболее характерные черты строения и формирования окаймлений. Во-первых, «минимальная система» для сборки практически всех известных нам окаймлений содержит три основных компонента: это инициирующая малая ГТФаза (в основном – это Arf1), которая при переходе в активированную ГТФ-связанную форму рекрутирует различные белковые комплексы. Эти комплексы способны: (а) – взаимодействовать с определенными липидами мембраны и (б) – узнавать последовательности характерных для каждого окаймления грузов (мембранных белков или мембранных рецепторов растворимых белков). Для конститутивно транспортируемых грузов такого механизма секвестрирования оказывается достаточно, в случае же необходимости рекрутировать в формирующийся пузырек груз, в норме не находящийся там (стимулируемый связыванием с лигандами эндоцитоз сигнальных рецепторов), механизмы секвестирования могут быть гораздо более сложными.
Белковые компоненты окаймлений представляют собой комплексы, отдельные субъединицы которых обладают достаточно высокой степенью гомологии. Так, бета-субъединица СОРI-окаймления родственна бета1-4 субъединицам «клатриновых» окаймлений. Исключение представляет собой лишь белковые комплексы COPII, обеспечивающие упаковку вновь синтезированных в ЭПР белков.
Искривление мембраны в процессе формирования транспортного пузырька происходит в результате двух процессов: (а) возникновения тем или иным способом в области инвагинации модифицированных липидов, способных изменять геометрию мембранного участка и (б) за счет сил, развиваемых белковыми комплексами окаймлений при их ассоциации. Наибольшие силы развиваются клатриновыми окаймлениями.
Способность мультибелковых, ассоциированных с определенным участком мембраны, комплексов, избирательно связывать (и тем самым концентрировать) одни белки и исключать другие, позволяет им играть роль платформ, в пределах которых происходят процессы сортировки мембранных и мембранно-связанных компонентов. Такого рода платформы (в основном на эндосомах) способны организовывать и элементы COPI-окаймления, и, в большей степени, клатрин. В последнем случае в качестве адаптеров для связи плоской клатриновой решетки с мембраной используются белки HRS и семейство сортирующих нексинов (sorting nexins, SNXs). В ходе дальнейшего изложения роль таких «компартментов в компартменте» еще будет затрагиваться.
В заключение необходимо отметить, что далеко не все транспортные пути «приобрели» свои окаймления. Так, до сих пор остается неизвестным механизм инвагинации пиноцитозных пузырьков.