Trafic vésiculaire
Endocytose clathrine-indépendante (CIE)
Endocytose rapide endophiline-dépendante (FEME)
Formation des transporteurs FEME et régulation

Scission membranaire

Le détachement des transporteurs nécessite l'action coordonnée de :

• la dynamine,
• l'actine,
• l'endophiline, par son domaine N-BAR, et peut-être Bin1.

Dynamine

La dynamine est recrutée par le domaine SH3 de l'endophiline (Endophilin-A2 functions in membrane scission in clathrin-independent endocytosis 2015).

1. L'hydrolyse coordonnée du GTP induit des changements de conformation qui entraînent la fission membranaire ( mécanisme de fission par la dynamine).

Les domaines G, i.e. domaines catalytiques des GTPases en bleu foncé sur la figure ci-contre, des anneaux de dynamine adjacents interagissent et entraînent des changements conformationnels pour restreindre le tube membranaire sous-jacent.

2. L'endophiline, à forte concentration, peut également inhiber l'activité de la dynamine (Structural inhibition of dynamin-mediated membrane fission by endophilin 2017).

• Lorsque les protéines BAR, comme l'endophiline, sont présentes entre les anneaux de dynamine, les domaines G de la dynamine ne peuvent plus interagir.
• Par conséquent, la constriction et la fission suivantes sont inhibées.

3. La stoechiométrie locale est probablement essentielle pour déterminer l'emplacement de l'événement de scission.

En bloquant la dynamine de manière locale, l'endophiline pourrait prévenir les coupures précoces et permettre l'allongement des tubules, ce qui aiderait à transporter plus de cargos avant le détachement.

Scission par friction (FDS)

La dynamine est nécessaire mais pas suffisante et doit agir en synergie avec l'augmentation de la tension locale membranaire due à :

• l'échafaudage d'actine,
• le domaine N-BAR de l'endophiline.

1. Le FDS (Friction-Driven Scission) est un mécanisme générique qui nécessite que les protéines liées au tube imposent un frottement important à la membrane sous-jacente.

Deux conditions mécaniques sont requises, par exemple dans le FEME :

• une force externe allongeant le tube, ici, la dynéine, protéine motrice,
• un ancrage de la structure protéique à la base du tube, ici, l'échafaudage de domaines N-BAR de l'endophiline, connecté mécaniquement au cou de la vésicule en formation.

2. Le frottement résulte des interactions entre l'échafaudage des domaines N-BAR et la membrane lipidique.

• L'échafaudage des domaines N-BAR réduit considérablement la mobilité des lipides en dessous et crée une barrière de frottement pour la diffusion des lipides.
• L'élongation du tube produit une augmentation du frottement entre les lipides tubulaires et l'échafaudage protéique environnant, provoquant l'accroissement de la tension membranaire jusqu'à ce que la membrane subisse la scission.

Remarque : il y a toujours débat pour savoir si la dynéine est réellement nécessaire pour la scission de la membrane in vivo et quand elle est recrutée sur les transporteurs FEME.

Transport cytosolique

1. La polymérisation de l'actine est nécessaire pour la formation des transporteurs FEME et peut-être pour les premiers microns de déplacement dans le cytosol.

• L'endophiline se lie à la N-WASP et au complexe WAVE, protéines de polymérisation de l'actine.
• Cependant, les événements moléculaires recrutant l'actine pour produire les bourgeons de la FEME sont encore obscurs.

2. La dynéine alimente les mouvements rapides et à longue portée des transporteurs FEME sur les microtubules (Microtubule Motors Power Plasma Membrane Tubulation in Clathrin-Independent Endocytosis 2015).

Bin1 recruterait la dynéine dans les transporteurs, mais les détails moléculaires font défaut à ce jour ( figure de la régulation de la FEME).

Régulation de la FEME

La FEME n'est pas constitutivement active et de nombreux mécanismes de régulation doivent exister pour l'arrêter ou l'activer à la demande.

La diversité de l'activité de la FEME, exprimée par divers types de cellules, doit également être prise en compte.

1. Les taux de Pi(3,4)P2 et ceux des précurseurs Pi(4,5)P2 et Pi(3,4,5)P3, sont étroitement contrôlés.

2. La FEME est régulée négativement par CDK5 et GSK3β et l'inhibition des kinases est suffisante pour induire la FEME (Cdk5 and GSK3β inhibit fast endophilin-mediated endocytosis 2021).

a. Par exemple, pour les facteurs de croissance, cette inhibition a trois effets notables :

• inhibition de la liaison à CRMP4 à l'endophiline, et donc le triage par la plexine1 en transporteurs FEME lors de la stimulation de la sémaphorine 3A,
• inhibition du recrutement de la dynamine sur les transporteurs FEME, empêchant ainsi le bourgeonnement et la scission de la vésicule,
• réduction de Bin1, i.e. Bridging INtegrator-1, amphiphysin-2 ou Myc box-dependent-interacting protein 1, donc de l'interaction avec la dynéine, ce qui bloquerait le mouvement.

b. GSK3β se lie à l'endophiline et agit localement pour inhiber la FEME.

Dans les cellules exposées à des facteurs de croissance, la signalisation médiée par PI3K active l'AKT et d'autres kinases qui contrôlent l'activité GSK3β (voie PIP3/AKT)

Retour aux endocytoses clathrine-indépendantes (CIE)