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COPIA

Micrografía electrónica de vesículas recubiertas con COPI formadas in vitro. El diámetro promedio de las vesículas a nivel de la membrana es de 60 nm. COPI es un coatómero , un ...

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Micrografía electrónica de vesículas recubiertas con COPI formadas in vitro. El diámetro promedio de las vesículas a nivel de la membrana es de 60 nm.

COPI es un coatómero , un complejo proteico [ 1 ] que recubre vesículas que transportan proteínas desde el extremo cis del complejo de Golgi de vuelta al retículo endoplasmático rugoso (RE), donde se sintetizaron originalmente , y entre compartimentos del Golgi. Este tipo de transporte es transporte retrógrado , a diferencia del transporte anterógrado asociado con la proteína COPII . El nombre "COPI" se refiere al complejo proteico de recubrimiento específico que inicia el proceso de gemación en la membrana cis -Golgi. El recubrimiento consta de grandes subcomplejos proteicos que están formados por siete subunidades proteicas diferentes, a saber, α, β, β', γ, δ , ε y ζ .

Proteínas de recubrimiento

La proteína de cubierta, o COPI, es una proteína dependiente del factor de ADP ribosilación (ARF) involucrada en el tráfico de membranas. [ 2 ] COPI se identificó por primera vez en el tráfico retrógrado desde el cis -Golgi al retículo endoplasmático rugoso (RE) [ 3 ] [ 4 ] y es el adaptador dependiente de ARF más estudiado. COPI consta de siete subunidades que componen el complejo proteico heteroheptamérico.

La función principal de los adaptadores es la selección de proteínas de carga para su incorporación en transportadores nacientes. Las proteínas de carga que contienen los motivos de clasificación KKXX y KXKXX interactúan con COPI para formar transportadores que se transportan desde el cis-Golgi al RE. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] Las opiniones actuales sugieren que los ARF también participan en la selección de proteínas de carga para su incorporación en los transportadores.

Proceso de gemación

El factor de ribosilación de ADP (ARF) es una GTPasa implicada en el tráfico de membranas. Existen 6 ARF en mamíferos, regulados por más de 30 factores de intercambio de nucleótidos de guanina (GEF) y proteínas activadoras de GTPasa (GAP). El ARF se modifica postraduccionalmente en el extremo N-terminal mediante la adición del ácido graso miristato .

ARF alterna entre conformaciones unidas a GTP y GDP. En la forma unida a GTP, la conformación de ARF cambia de tal manera que el miristato y el extremo N-terminal hidrofóbico se exponen más y se asocian a la membrana. La interconversión entre los estados unidos a GTP y GDP está mediada por las GEF y las GAP de ARF . En la membrana, ARF-GTP se hidroliza a ARF-GDP por acción de las GAP de ARF. Una vez en la conformación unida a GDP, ARF se convierte en una conformación menos hidrofóbica y se disocia de la membrana. El ARF-GDP soluble se convierte de nuevo en ARF-GTP por acción de las GEF.

  1. Proteínas luminales: Las proteínas que se encuentran en el lumen del complejo de Golgi y que necesitan ser transportadas al lumen del RE contienen el péptido señal KDEL . [ 10 ] Esta secuencia es reconocida por un receptor KDEL unido a la membrana. En levaduras, este es ERD2P y en mamíferos es KDELR . Este receptor se une a una ARF-GEF, una clase de factores de intercambio de nucleótidos de guanina. Esta proteína, a su vez, se une a la ARF. Esta interacción hace que la ARF intercambie su GDP unido por GTP . Una vez que se realiza este intercambio, la ARF se une al lado citosólico de la membrana del cis-Golgi e inserta la hélice alfa anfipática N-terminal miristoilada en la membrana. [ 11 ]
  2. Proteínas de membrana: Las proteínas transmembrana que residen en el RE contienen señales de clasificación en sus colas citosólicas que dirigen a la proteína a salir del Golgi y regresar al RE. Estas señales de clasificación, o motivos, suelen contener la secuencia de aminoácidos KKXX o KXKXX, que interactúa con las subunidades COPI α-COP y β'-COP. [ 10 ] [ 9 ] El orden en que las proteínas adaptadoras se asocian con la carga, o las proteínas adaptadoras se asocian con los ARF no está claro, sin embargo, para formar una proteína de cubierta transportadora madura, el adaptador, la carga y el ARF deben asociarse.

La deformación de la membrana y la gemación del transportador ocurren tras la serie de interacciones descritas anteriormente. El transportador se desprende entonces de la membrana donante, que en el caso de COPI es el cis-Golgi, y se desplaza al RE, donde se fusiona con la membrana aceptora y expulsa su contenido.

Estructura

La tríada COPI. Esquema de colores: membrana - gris; Arf1 - rosa; gamma-COP - verde claro; beta-COP - verde oscuro; zeta-COP - amarillo; delta-COP - naranja; betaprima-COP - azul claro; alfa-COP - azul oscuro

En la superficie de una vesícula, las moléculas COPI forman trímeros simétricos ("triadas"). La estructura curva de la triada posiciona las moléculas Arf1 y los sitios de unión de la carga cerca de la membrana. Las subunidades β′- y α-COP forman un arco sobre el subcomplejo γζβδ-COP, orientando sus dominios N-terminales de manera que los sitios de unión del motivo de carga K(X)KXX se posicionen de forma óptima contra la membrana. Por lo tanto, β′- y α-COP no forman una jaula o red como en COPII y las cubiertas de clatrina, como se sugirió anteriormente; [ 12 ] en cambio, están unidas entre sí a través de los subcomplejos γζβδ-COP, formando un ensamblaje interconectado . [ 13 ] Las tríadas están unidas entre sí mediante contactos de valencia variable que conforman cuatro tipos diferentes de contactos. [ 14 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Complejo Proteico I de Recubrimiento en los Encabezamientos de Materia Médica (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
  2. ↑ Serafini T, Orci L, Amherdt M, Brunner M, Kahn RA, Rothman JE (1991). "El factor de ADP-ribosilación es una subunidad de la cubierta de vesículas recubiertas de COP derivadas del Golgi: una nueva función para una proteína de unión a GTP" . Cell . 67 ( 2): 239– 53. doi : 10.1016/0092-8674(91)90176-Y . PMID 1680566. S2CID 9766090 .  
  3. ↑ Schekman R, Orci L (1996). "Proteínas de recubrimiento y gemación de vesículas". Science . 271 (5255): 1526– 1533. Bibcode : 1996Sci...271.1526S . doi : 10.1126/science.271.5255.1526 . PMID 8599108 . S2CID 30752342 .  
  4. ↑ Cosson P, Letourneur F (1997). "Vesículas recubiertas con Coatomer (COPI): función en el transporte intracelular y la clasificación de proteínas". Curr Opin Cell Biol . 9 (4): 484–7 . doi : 10.1016/S0955-0674(97)80023-3 . PMID 9261053 . 
  5. ↑ Letourneur F, Gaynor EC, Hennecke S, Démollière C, Duden R, Emr SD, et al. (1994). "El coatómero es esencial para la recuperación de proteínas marcadas con dilisina al retículo endoplasmático". Cell . 79 (7): 1199– 207. doi : 10.1016/0092-8674(94)90011-6 . PMID 8001155. S2CID 9684135 .   
  6. ↑ Sohn K, Orci L, Ravazzola M, Amherdt M, Bremser M, Lottspeich F, et al. (1996). " Una proteína transmembrana principal de vesículas recubiertas de COPI derivadas del Golgi involucrada en la unión del coatómero" . J Cell Biol . 135 (5): 1239–48 . doi : 10.1083/jcb.135.5.1239 . PMC 2121093. PMID 8947548 .   
  7. ↑ Sönnichsen B, Watson R, Clausen H, Misteli T, Warren G (1996). "Clasificación por vesículas recubiertas de COP I en condiciones de interfase y mitosis" . J Cell Biol . 134 (6): 1411–25 . doi : 10.1083/jcb.134.6.1411 . PMC 2120996. PMID 8830771 .  
  8. ↑ Orci L, Stamnes M, Ravazzola M, Amherdt M, Perrelet A, Söllner TH, et al. (1997). " Transporte bidireccional por poblaciones distintas de vesículas recubiertas de COPI" . Cell . 90 (2): 335–49 . doi : 10.1016/S0092-8674(00)80341-4 . PMID 9244307. S2CID 18246842 .   
  9. 1 2 Ma, Wenfu; Goldberg, Jonathan (3 de abril de 2013). "Reglas para el reconocimiento de motivos de recuperación de dilisina por coatómero" . The EMBO Journal . 32 (7): 926– 937. doi : 10.1038/emboj.2013.41 . ISSN 1460-2075 . PMC 3616288. PMID 23481256 .   
  10. 1 2 Mariano Stornauolo; Lavinia V. Lotti; Nica Borgese; María-Rosaria Torrisi; Giovanna Mottola; Gianluca Martire y Stefano Bonatti (marzo de 2003). "Las señales de recuperación KDEL y KKXX adjuntas a la misma proteína informadora determinan un tráfico diferente entre el retículo endoplásmico, el compartimento intermedio y el complejo de Golgi" . Biología Molecular de la Célula . 14 (3): 889– 902. doi : 10.1091/mbc.E02-08-0468 . PMC 151567 . PMID 12631711 .  
  11. ↑ Goldberg, J. (16 de octubre de 1998). "Base estructural para la activación de la GTPasa ARF: mecanismos de intercambio de nucleótidos de guanina y conmutación GTP-miristoilo" . Cell . 95 ( 2): 237– 248. doi : 10.1016/s0092-8674(00)81754-7 . ISSN 0092-8674 . PMID 9790530. S2CID 15759753 .   
  12. ↑ Lee, Changwook; Goldberg, Jonathan (9 de julio de 2010). "Estructura de las proteínas de la jaula del coatómero y la relación entre COPI, COPII y las cubiertas de vesículas de clatrina" . Cell . 142 ( 1): 123– 132. doi : 10.1016/j.cell.2010.05.030 . ISSN 1097-4172 . PMC 2943847. PMID 20579721 .   
  13. ↑ Dodonova, SO; Diestelkoetter-Bachert, P.; von Appen, A.; Hagen, WJH; Beck, R.; Beck, M.; Wieland, F.; Briggs, J. a. G. (10 de julio de 2015). "TRANSPORTE VESICULAR. Una estructura de la cubierta COPI y el papel de las proteínas de la cubierta en el ensamblaje de vesículas de membrana". Science . 349 (6244): 195– 198. doi : 10.1126/science.aab1121 . ISSN 1095-9203 . PMID 26160949 . S2CID 42823630 .   
  14. ↑ Faini, Marco; Prinz, Simone; Beck, Rainer; Schorb, Martin; Riches, James D.; Bacia, Kirsten; Brügger, Britta; Wieland, Felix T.; Briggs, John AG (15 de junio de 2012). "Las estructuras de las vesículas recubiertas de COPI revelan conformaciones e interacciones alternativas del coatómero" ( PDF) . Science . 336 (6087): 1451– 1454. Bibcode : 2012Sci...336.1451F . doi : 10.1126/science.1221443 . ISSN 1095-9203 . PMID 22628556. S2CID 45327176 .