Système endo-lysosomal
Complexe WASH

Le complexe WASH (Wiskott–Aldrich syndrome protein and SCAR Homologue) est un complexe de nucléation (NPF : Nucleation Promoting Factor) de l'actine à la surface des endosomes qui est absent chez de nombreux organismes.

Rôles du complexe WASH

1. Le rôle clé de l'actine ramifiée est de remodeler les membranes lors de :

• la migration cellulaire,
• l'endocytose,
• le trafic intracellulaire.

2. Le centrosome, qui nuclée les microtubules et l'actine ramifiée, est un site privilégié pour l'assemblage du complexe WASH.

• Les cytosquelettes d'actine et de microtubules sont tous deux responsables de la forme de l'endosome et du remodelage de la membrane.
• Les protéines motrices, tels que la dynéine, tirent les endosomes et étendent les tubules membranaires le long des voies des microtubules, tandis que l'actine ramifiée pousse sur la membrane endosomale.

3. Le complexe WASH joue un rôle clé dans le tri endosomal des cargo, en particulier par la fission des tubules qui servent d'intermédiaires de transport (Assembly and Activity of the WASH Molecular Machine: Distinctive Features at the Crossroads of the Actin and Microtubule Cytoskeletons 2021).

a. Il contribue au trafic rétrograde de CI-MPR (Cation-Independent-Mannose 6-Phosphate Receptor).

b. Il est impliqué dans le recyclage vers la membrane plasmique, entre autres, :

• du récepteur β2 adrénergique (Sequence-Dependent Sorting of Recycling Proteins by Actin-Stabilized Endosomal Microdomains 2010),
• des intégrines α5/β1 (The Arp2/3 activator WASH regulates α5β1-integrin-mediated invasive migration 2011),

• 

  de l'EGFR (Trafficking defects in WASH-knockout fibroblasts originate from collapsed endosomal and lysosomal networks 2012) ,
• du transporteur MFS GLUT1,
• de TCR (WASH Knockout T Cells Demonstrate Defective Receptor Trafficking, Proliferation, and Effector Function 2013),
• du transporteur de cuivre ATP7A (COMMD1 is linked to the WASH complex and regulates endosomal trafficking of the copper transporter ATP7A 2015),
• de LDLR (CCC- and WASH-mediated endosomal sorting of LDLR is required for normal clearance of circulating LDL 2016).

Structure du complexe WASH

Vue d'ensemble

1. Le complexe WASH (WASH Regulatory Complex ou SHRC) est un complexe pentamérique regroupant les protéines WASH1 à WASH5, renommées récemment WASHC1-5 (Assembly and Activity of the WASH Molecular Machine: Distinctive Features at the Crossroads of the Actin and Microtubule Cytoskeletons 2021).

• WASH proprement dit ou WASH complex subunit 1 (WASHC1),
• Fam21A/C (family with sequence similarity 21A and C) ou WASH complex subunit 2 (WASHC2),
• CCDC53 (Coiled-Coil Domain-Containing protein 53) ou WASH complex subunit 3 (WASHC3),
• SWIP - SWimming Induced Paralysis - (ou KIAA1033) ou WASH complex subunit 4 (WASHC4) (Glial loss of the metallo β-lactamase domain containing protein, SWIP-10, induces age- and glutamate-signaling dependent, dopamine neuron degeneration 2018),
• la strumpelline ou WASH complex subunit 5 (WASHC5).

Le complexe WASH peut être considéré comme un homologue du complexe WAWE heptamérique.

2. Un seul gène code généralement des sous-unités du complexe WASH à l'exception de WASH et FAM21, qui sont codés par des gènes paralogues dans les génomes de mammifères (Human Subtelomeric WASH Genes Encode a New Subclass of the WASP Family 2007 et A FAM21-Containing WASH Complex Regulates Retromer-Dependent Sorting 2009).

3. La biogenèse du complexe WASH est étudiée dans : Assembly and Activity of the WASH Molecular Machine: Distinctive Features at the Crossroads of the Actin and Microtubule Cytoskeletons (2021).

Sous-unités

WASH

WASH est un membre des NPF (Nucleation Promoting Factor), de la famille des WASP, i.e. possédant un domaine VCA/WCA qui active directement le complexe Arp2/3 pour polymériser l'actine.

Fam21

1. Le complexe WASH est recruté sur les endosomes par la liaison de sa sous-unité FAM21 à la sous-unité du rétromère VPS35.

Fam21, composé de 1341 résidus, est constitué par (Endosomal receptor trafficking: Retromer and beyond 2018) :

• une tête N-terminale d'environ 220 résidus, nécessaire pour interagir avec les autres membres du complexe WASH,
• d'une queue C-terminale d'environ 1100 résidus non structurés.

La queue de FAM21 interagit avec :

• VPS35 par des 21 répétitions d'un nouveau motif acide (L-F-[D/E] 3-10-L-F), appelé motif LFa25, 55 avec la plus grande affinité pour celles situées à l'extrémité C-terminale de la queue (Multiple repeat elements within the FAM21 tail link the WASH actin regulatory complex to the retromer 2012et Recruitment of the endosomal WASH complex is mediated by the extended ‘tail’ of Fam21 binding to the retromer protein Vps35 2012),
• le complexe CCC par les résidus 448-631,
• la protéine de coiffe CapZ de la dynactine par les résidus 1010-1067 ou motif CPI (Capping Protein Interaction),

La queue FAM21 fonctionne comme un hub de signalisation endosomal recrutant de nombreuses protéines, comme outre les précédentes :

• ANKRD50 (Retromer- and WASH-dependent sorting of nutrient transporters requires a multivalent interaction network with ANKRD50 2017),
• FKBP15 (Analysis of the Retromer complex-WASH complex interaction illuminates new avenues to explore in Parkinson disease 2014),
• TBC1d23 (TBC1D23 is a bridging factor for endosomal vesicle capture by golgins at the trans-Golgi 2017)
• RME-8 (RME-8 coordinates the activity of the WASH complex with the function of the retromer SNX dimer to control endosomal tubulation 2014).

2. Fam21 inhibe le transport vers l'appareil de Golgi, par exemple de GLUT1, faisant partie des transporteurs MFS (Major Facilitator Superfamily), et localise SNX27 dans un sous-domaine endosomal de recyclage (FAM21 directs SNX27–retromer cargoes to the plasma membrane by preventing transport to the Golgi apparatus 2016).

3. En outre, Fam21 contrôle les niveaux de PI4KB (ou PI4KIIIβ), au niveau de l'appareil de Golgi, ce qui permet de maintenir des niveaux appropriés de PI(4)P et empêche la dissociation des cargos pour les transmettre au Golgi.

Strumpelline

1. La strumpelline (WASHC5) comporterait :

• plusieurs domaines transmembranaires,
• un domaine contenant une répétition de spectrine.

2. La strumpelline a sa plus forte expression dans le muscle squelettique.

Elle peut provoquer la maladie de Strumpell, une forme de paraplégie spastique héréditaire (The hereditary spastic paraplegia protein strumpellin: Characterisation in neurons and of the effect of disease mutations on WASH complex assembly and function 2013).

Fonctionnement avec les complexes endosomaux