Trafic vésiculaire
Intersectines (ITSN)
Rôles dans l'endocytose et l'exocytose

Intersectine et endocytose/exocytose

Endocytose

L'une des fonctions les plus étudiées des ITSN est leur rôle dans l'endocytose (Intersectin: the crossroad between vesicle exocytosis and endocytosis 2013).

1. ITSN1 favorise aussi bien l'endocytose clathrine-dépendante (CME) que l'endocytose cavéoline-dépendante par les nombreuses interactions de leurs différents domaines avec des composants de la machinerie endocytaire, i.e. dynamine, AP-2, FCHo1/2, Eps15 et epsine…

• Sa perte de fonction conduit à une réduction des vésicules synaptiques (VS) et à une réduction de leur recyclage.
• Chez la drosophile, la mutation de dap160 est létale.

a. Les fonctions d'ITSN1 l'impliquent dans la stabilisation et la croissance du site CME plutôt que dans l'initiation, qui était son rôle précédemment proposé (Intersectin scaffold proteins and their role in cell signaling and endocytosis 2016).

b. Les résultats de l'étude résolvent une contradiction entre :

• l'identification de ITSN1 dans le cadre du complexe d'initiation EPS15-FCHO-ITSN1 (Endocytic proteins are partitioned at the edge of the clathrin lattice in mammalian cells 2020),
• l'observation que ITSN1 a un modèle de localisation distinct d'EPS15 et FCHO dans les sires de CME (Functional characterization of 67 endocytic accessory proteins using multiparametric quantitative analysis of CCP dynamics 2020).

ITSN et protéines de courbure et adaptatrices

ITSN1 interagit avec les protéines de courbure de membranes et les protéines adaptatrices, et les domaines CC et EH sont tous deux cruciaux pour le recrutement de l'ITSN1 aux sites endocytaires.

1. ITSN1 et l'Eps15 forment un complexe avec FCHo1/2, ce qui entraîne le début de la formation des puits recouverts de clathrine, (CCP ou Clathrin-Coated Pits).

• Le domaine CC d'ITSN1 interagit avec le domaine CC d'Eps15, et la dimérisation d'ITSN1 par ce domaine CC pourrait renforcer cette interaction.
• Le recrutement d'ITSN1 sur le site d'initiation qui contient Eps15 et FCHO2 implique principalement son domaine CC.

2. ITSN1 interagit avec l'epsine 1 (EPN1), membre de la famille de protéines qui courbent la membrane en se liant à la clathrine, et avec d'autres protéines accessoires.

a. L'interaction nécessite à la fois :

• son domaine EH (Eps15 Homolog) qui se lie aux répétitions NPF (asparagine-proline-phenylalanine) C-terminales de EPN1,
• son domaine CC.

b. Le domaine CC assurerait une interaction indirecte avec EPN1 via Eps15, Eps15 contient des domaines EH qui interagissent avec les NPF d'EPN1 et renforcent l'interaction ITSN1-EPN1.

3. ITSN1 interagit avec plusieurs adaptateurs endocytaires :

• AP-2 qui permet une liaison concomitante à la clathrine et au PI(4,5)P2 lipidique.
• Dab2, independamment d'Eps15/FCH02 et l'EPN1, qui recrute des protéines d'échafaudage du domaine EH, pour réguler l'endocytose.

ITSN et dynamine

ITSN1, pas ses domaines SH3, interagit avec le domaine PRD de la dynamine 2 (DMN2), impliquée dans la fission membranaire, co-localisée avec les ITSN sur les vésicules de clathrine et se lie aux domaines SH3.

Elle se trouve aussi au niveau des cavéoles (Impaired Caveolae Function and Upregulation of Alternative Endocytic Pathways Induced by Experimental Modulation of Intersectin-1s Expression in Mouse Lung Endothelium 2012 et Intersectin Regulates Fission and Internalization of Caveolae in Endothelial Cells 2003).

1. DMN2 joue des rôles différents au cours de plusieurs étapes de la CME, i.e. son recrutement à différentes étapes est régulé par des mécanismes indépendants (Functional recruitment of dynamin requires multimeric interactions for efficient endocytosis 2019).

• Le recrutement précoce de la dynamine aux sites endocytaires est dépendant de l'ITSN1.
• Le recrutement tardif est indépendant de ITSN1.

2. DMN2, avec d'autres protéines à domaines SH3 et BAR, comme l'amphiphysine, pourrait travailler en coopération pour être recrutée sur le col de la vésicule hautement incurvée de clathrine.

Son rôle dans la fission est bien connu ( dynamine et fission membranaire).

DNM2 à un stade précoce, ainsi que d'autres protéines contenant des domaines PRD et l'ITSN1, contribuent à la stabilisation et à la croissance des sites CME par formation d'un deuxième condensat liquide après le premier condensat par des interactions multivalentes PRD-SH3.

Autres interactions

L'ITSN2-L interagit et est co-localisée avec RABEP1 (Rab GTPase-binding effector protein 1 ou rabaptine-1), protéine effectrice des petites GTPases Rab4 et Rab5, impliquée dans la fusion endocytaire et le trafic membranaire des endosomes de recyclage.

• L'expression de l'ITSN2-L provoque la dégradation de RABEP1 et réprime l'agrégation des endosomes (ITSN2L Interacts with and Negatively Regulates RABEP1 2015).
• L'ITSN1 interagit également avec RABEP5/Rabaptine 5 ( régulateurs de Rab5).

Exocytose

Les ITSN régulent également l'exocytose, mais leur rôle précis dans ce processus reste flou (Intersectin: the crossroad between vesicle exocytosis and endocytosis 2013).

1. Le domaine CC de l'intersectine interagit avec les SNAP, SNAP-23 (ubiquitaires) et SNAP-25 (spécifiques au cerveau), qui font partie des complexes SNARE essentiels pour l'exocytose (Intersectin: the crossroad between vesicle exocytosis and endocytosis 2013).

• SNAP-25 se lie à l'intersectine, tandis que la syntaxine se lie à la dynamine.
• Les interactions entre la synaptobrévine 2/VAMP2 et le domaine ANTH des adaptateurs endocytaires AP180/CALM ont été omises pour plus de clarté.

3. En outre, ITSN s'associe directement à la synapsine 1 par son domaine SH3A, et cette association est régulée par sa phosphorylation (interaction intersectine/synapsine).

Les intersectines pourraient réguler la dynamique de l'actine et coupler les phases exocytaires et endocytaires du cycle des vésicules synaptiques (Intersectin 1: a versatile actor in the synaptic vesicle cycle 2010).

Autres rôles des intersectines (ITSN)

Les intersectines jouent aussi un rôle dans :

• le réarrangement du cytosquelette d'actine qui est aussi lié à l'endo/exocytose,
• d'autres rôles dans le système nerveux,
• des voies de signalisation.