Trafic vésiculaire :
Endocytose clathrine-indépendante (CIE)
Cavéoles
Syndapine 2/PACSINe2 et ROR1

1. La formation de la fosse cavéolaire implique l'action coordonnée de plusieurs protéines (Caveolae 2018) :

a. Les protéines membranaires intégrales, i.e. les cavéolines (CAV), sont essentielles à leur formation, i.e. leur KO inhibe la genèse cavéolaire.

b. Les protéines de la membrane périphérique, i.e. les cavines, interagissent avec les cavéolines pour former un complexe de revêtement externe qui remodèle la membrane plasmique (MP) en cavéoles et les stabilisent par leurs interactions avec les lipides membranaires, i.e. cholestérol, phosphatidylsérine (PS) et PI(4,5)P2 ou PIP2.

c. Les complexes protéiques au niveau du cou impliquent :

• des protéines EHD comme EHD2 (Eps-15 Homology Domain 2), une ATPase formant un anneau autour du cou cavéolaire,
• les syndapines/PACSINes, i.e. syndapine 2/3 des protéines à domaine F-BAR, interviendraient (parfois ou toujours ?) pour remodeler la membrane.

Remarque : des protéines transmembranaires comme ROR1 (Receptor tyrosine kinase-like Orphan Receptor 1), qui interagit avec CAV1, et la cavine1 pourraient faciliter la formation de cavéoles, mais pas dans tous les tissus.

2. La composition lipidique de nanodomaines membranaires, en particulier, cholestérol et en phospholipides chargés négativement, i.e. phosphatidylsérine (PS) et PI(4,5)P2 ou PIP2, est indispensable à la biogenèse des cavéoles.

Syndapine 2/PACSINe 2

La syndapine 2/PACSINe2 (protein kinase C and casein kinase II interacting protein 2) fait partie des protéines à domaine F-BAR qui sculptent la membrane pour la génération des cavéoles (Super-resolution analysis of PACSIN2 and EHD2 at caveolae 2022).

Dans les cavéoles, la syndapine 2 est localisée au cou des cavéoles par ses interactions avec :

• les phospholipides membranaires,
• EHD2.

Structure de la syndapine 2

1. Le domaine F-BAR N-terminal permet  :

• l'oligomérisation des syndapines ( oligomérisation des syndapines),
• la liaison membranaire, grâce à sa " boucle en coin " (wedge loop),
• l'induction et/ou la détection de courbure membranaire (Pacsin 2 is recruited to caveolae and functions in caveolar biogenesis 2011).

Remarque : la syndapine 2 ne fait qu'assister les cavines dans cette courbure ( cavines et courbure membranaire).

2. Le domaine variable (linker) contient de nombreux domaines NPF (asparagine-proline-phénylalanine) qui interagissent avec le domaine EH (Eps15 homology) de EHD2 (EHD2 regulates caveolar dynamics via ATP-driven targeting and oligomerization 2012).

La déplétion de syndapine 2 entraîne une réduction des quantités de cavéoles invaginées dépourvues du col étroit typique.

3. Le domaine SH3 C-terminal est impliqué dans :

• l'auto-inhibition des syndapines,
• les interactions protéine/protéine dont la dynamine (Molecular basis for SH3 domain regulation of F-BAR–mediated membrane deformation 2010).

Rôles de la syndapine 2

Stabilisation du col cavéolaire

La syndapine 2 stabiliserait le col cavéolaire à la membrane plasmique, i.e. les cavéoles deviennent plus dynamiques et leur durée d'attachement à la membrane plasmique diminue au fur et à mesure de l'épuisement de la syndapine 2.

1. La phosphorylation par PKCα de S313 dans la région de liaison flexible entre les domaines F-BAR et SH3 déclenche la libération de la syndapine 2 de la membrane plasmique (Phosphorylation of PACSIN2 by protein kinase C triggers the removal of caveolae from the plasma membrane 2015).

• 

  La dissociation directe du col des cavéoles diminue la stabilité des cavéoles au niveau de la membrane plasmique.
• EHD2 et la syndapine 2, par leurs interactions, peuvent stabiliser ensemble le cou des cavéoles.
• cette phosphorylation pourrait aussi recruter la dynamine pour la fission.

2. Cav1 s'associe à la filamine A qui stabilise le mouvement latéral des cavéoles, mais qui peut aussi se lier à PKCα et contribuer au détachement des syndapines ( phosphorylation de Cav1 et endocytose).

3. La liaison de la syndapine 2 à la membrane peut être régulée négativement par le cholestérol (Regulation of caveolae through cholesterol-depletion-dependent tubulation mediated by PACSIN2 2022).

• Le cholestérol inhiberait la tubulation membranaire liée à la syndapine 2.
• L'internalisation des cavéoles dépend de la quantité de cholestérol, fournissant un mécanisme de régulation des cavéoles.

Endocytose des cavéoles

La syndapine 2 est impliquée dans l'endocytose des cavéoles.

1. La syndapine 2, par son domaine F-BAR, se lierait à l'extrémité N-terminale de la cavéoline-1, levant son auto-inhibition pour son interaction membranaire (Essential role of PACSIN2/syndapin-II in caveolae membrane sculpting 2011 et Ultrastructural freeze-fracture immunolabeling identifies plasma membrane-localized syndapin II as a crucial factor in shaping caveolae 2012).

2. La syndapine 2, par son domaine SH3, pourrait recruter la dynamine par son domaine PRD, comme cela a été démontré dans le cas des podosomes (Dynamin 2 and BAR domain protein pacsin 2 cooperatively regulate formation and maturation of podosomes 2021).

• 

  Ce recrutement pourrait être causé par la phosphorylation de la syndapine 2 et sa dissociation des cavéoles (et de ses interactions avec EHD2) pour recruter la dynamine.
• La phosphorylation de Cav1 et la signalisation Src initient l'endocytose en provoquant la phosphorylation de la dynamine-2 qui détache les cavéoles de la membrane ( phosphorylation de Cav1 en endocytose).

3. La syndapine 2 interagit aussi avec le cytosquelette d'actine, ce qui pourrait aussi faciliter l'endocytose ( syndapines et cytosquelette) :

• d'une manière indirecte (The F-BAR domain protein PACSIN2 associates with Rac1 and regulates cell spreading and migration 2011 et Mapping of the basic amino-acid residues responsible for tubulation and cellular protrusion by the EFC/F-BAR domain of pacsin2/Syndapin II 2010),

• 

  d'une manière directe en utilisant la même surface concave que sa liaison aux phospholipides (Direct interaction of actin filaments with F-BAR protein pacsin2 2014).

4. La syndapine 2, par son domaine SH3, interagit aussi directement avec l'extrémité C-terminale de Rac1, interaction qui dépend de la présence du domaine F-BAR, bien qu'il ne soit pas directement impliqué dans l'interaction et se localise (The F-BAR domain protein PACSIN2 associates with Rac1 and regulates cell spreading and migration 2011) :

• sur les structures tubulaires intracellulaires,
• les endosomes précoces,
• les protrusions membranaires périphériques, i.e. filopodes et lamellipodes ( macropinocytose).

Remarque : la syndapine 2 intervient dans d'autres processus ( syndapines et remodelage membranaire).

Le KO de syndapine 3, normalement présente dans les muscles, inhibe la formation de cavéoles, malgré un taux normal de cavéoline 3 (CAV3) et de cavine 1 (Deciphering caveolar functions by syndapin III KO-mediated impairment of caveolar invagination 2017).

ROR1

ROR1 (Receptor tyrosine kinase-like Orphan Receptor 1) est connu pour son rôle dans l'adénocarcinome pulmonaire (ROR1, an embryonic protein with an emerging role in cancer biology 2014).

1. ROR1 est aussi impliqué dans la biogenèse cavéolaire dans les tissus embryonnaires et dans certains types cellulaires (ROR1 sustains caveolae and survival signalling as a scaffold of cavin-1 and caveolin-1 2016 et ROR1-CAVIN3 interaction required for caveolae-dependent endocytosis and pro-survival signaling in lung adenocarcinoma 2019).

• Soit ROR1 servirait de protéine d'échafaudage en se liant directement à la cavine 1 et à la cavéoline-1 (CAV1), fonction indépendante de son rôle de kinase, pour faciliter la formation de cavéoles.
• Soit, il emploierait une autre protéine inconnue à ce jour.

2. Cependant, comment cette protéine transmembranaire est incorporée dans le domaine cavéolaire lorsque les autres protéines transmembranaires sont exclues (Dynamic caveolae exclude bulk membrane proteins and are required for sorting of excess glycosphingolipids 2015) ?

Biogenèse des cavéoles