Fusion membranaire
Protéines d'arrimage ou tethering protein (1)

Le mécanisme général pourrait être le suivant.

• 1. L'activation médiée par la GEF d'une petite GTPase Rab localise un complexe d'arrimage sur la membrane.
• 2. Le complexe d'arrimage reconnait l'autre membrane via un deuxième site de liaison, éventuellement à une autre Rab, et attachent les deux membranes.
• 3. Ce complexe possède plusieurs sites de liaison SNARE et favorisent l'assemblage local des protéines SNARE en faisceaux à quatre hélices, en stabilisant leurs conformations ouvertes et en chaperonnant l'assemblage via les protéines Sec1/Munc18-like (SM) associées.
• 4. La grande taille du complexe d'arrimage lié à SNARE entraîne l'expansion des pores de fusion et le mélange ultérieur de la bicouche et du contenu (A tethering complex drives the terminal stage of SNARE-dependent membrane fusion 2017).

Les protéines d'arrimage peuvent être :

• des longues protéines coiled coil,
• des complexes d'arrimage à multi-sous-unités.

Protéines coiled coil

Les protéines coiled coil, effecteurs des petites GTPases Rab, sont considérées comme le paradigme des protéines de fixation, bien qu'elles ne se trouvent que sur le réseau trans-Golgi (TGN) et les endosomes précoces.

1. L'une des caractéristiques de ces protéines est leur longueur, car elles peuvent s'étendre jusqu'à 200 nm de leur membrane cible.

2. Leur fonction principale pourrait être la capture de vésicules distantes vers un organite composé d'une membrane différente.

Par exemple, la liaison de Rab5 entraîne la déstabilisation de la protéine d’arrimage EEA1, probablement pour permettre la capture et l'approche des vésicules des membranes.

Complexes d'arrimage à multi-sous-unités (MTC)

Différents complexes

Les complexes d'arrimage à multi-sous-unités (MTC ou Multisubunit Tethering Complexes), qui ne peuvent couvrir que des distances d'environ 30 nm, peuvent être subdivisés en deux catégories (CATCHR and HOPS-CORVET tethering complexes share a similar architecture 2016).

Les MTC sont de grande taille importante, beaucoup d'entre eux ayant une masse moléculaire proche du mégadalton gamme et une taille de 10 à 20 nm (Chaperoning SNARE assembly and disassembly 2017).

Complexes exocytaires CATCHR

Les complexes exocytaires CATCHR (Conserved complexes Associated with Tethering Containing Helical Rods), constitués de protéines α-hélicoïdales qui forment de longues jambes flexibles, comprennent plusieurs membres (Homology and Modular Evolution of CATCHR at the Origin of the Eukaryotic Endomembrane System 2021).

1. Dsl (Dependent on SLY1-20), au réticulum endoplasmique (RE), comprend trois sous-unités, i.e. Dsl1, Tp20 et Sec39.

2. COG (Conserved Oligomeric Golgi), à l'appareil de Golgi, contient huit sous-unités, i.e. COG1/8 (Molecular architecture of the complete COG tethering complex 2016).

3. GARP (Golgi-Associated Retrograde Protein) et EARP (Endosome-Associated Recycling Protein) se trouve sur leréseau trans-Golgi (TGN).

Les deux complexes partagent les sous-unités Vps51, Vps52 et Vps53, mais :

• EARP contient la sous-unité Vps50 ou syndétine (EARP, a multisubunit tethering complex involved in endocytic recycling 2015),
• GARP contient la sous-unité Vps54 (The Golgi-associated retrograde protein (GARP) complex plays an essential role in the maintenance of the Golgi glycosylation machinery 2021),

Ce changement détermine la localisation différentielle de l'EARP aux endosomes de recyclage et du GARP au réseau trans-Golgi (TGN).

• EARP interagit avec la syntaxine 6 (Stx6), protéine Qa-SNARE, et divers SNARE apparentés.
• L'épuisement de la syndétine ou de la syntaxine 6 retarde le recyclage de la transferrine intériorisée à la surface cellulaire.

4. l'exocyste, comprenant huit sous-unités, i.e. Sec3, 5, 6, 8, 10, 15 et Exo70 et 74, au niveau de la membrane plasmique (Subunit connectivity, assembly determinants, and architecture of the yeast exocyst complex 2016 et Cryo-EM Structure of the Exocyst Complex 2018 et Exposing the Elusive Exocyst Structure 2018).

5. Munc13, protéine essentielle dans l'exocytose neuronale, contient également un domaine CATCHR et joue le rôle de protéine d'arrimage (Mechanistic insights into neurotransmitter release and presynaptic plasticity from the crystal structure of Munc13-1 C1C2BMUN 2017).

Complexes
endo-lysosomaux

Les complexes endo-lysosomaux Vps de classe C sont en général hexamériques et forment :

• le complexe CORVET des endosomes précoces,
• le complexe HOPS des endosomes tardifs,
• d'autres complexes découverts récemment comme les complexes CHEVI ou FERARI.

CORVET et HOPS partagent quatre sous-unités communes, i.e. Vps11, Vps16, Vps18 et Vps33A, appelées sous-unités Vps de classe C en raison du phénotype vacuole aberrant causé par leur délétion.

• Hormis la protéine Sec1/Munc18-like (SM), i.e. Vps33, toutes les sous-unités partagent une architecture similaire avec une hélice β N-terminale et un solénoïde α carboxy-terminal.
• Cette architecture étendue présente une forte similitude avec les manteaux des vésicules (COPI, COPII et clathrine) et les porines nucléaires.

Remarque : la famille TRAPP (TRAransport Protein Particle), qui comprend les complexes TRAPPI, II et III, autres famille de MTC, ne recrutent ni assemblent les protéines SNARE, mais servent à l'échange de nucléotides guanine pour la petite GTPase Ypt1p/Rab13.

Les complexes TRAPP ont également une architecture différente et plus compacte de celle des autres MTC (TRAPP Complexes in Secretion and Autophagy 2016).

Localisation des complexes