ESCRT

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Las proteínas de los complejos de clasificación endosómica necesarios para el transporte (ESCRT) forman parte de un grupo de mecanismos celulares que ayudan a clasificar y transportar otras proteínas. Una de sus principales funciones es formar estructuras llamadas cuerpos multivesiculares (MVB), que facilitan el envío de ciertas proteínas, especialmente aquellas marcadas para su eliminación, a compartimentos celulares llamados lisosomas, donde se descomponen.El sistema ESCRT está compuesto por cinco complejos proteicos citosólicos independientes, conocidos como ESCRT-0, ESCRT-I, ESCRT-II, ESCRT-III y Vps4. Cada uno tiene una función específica. Junto con varias proteínas accesorias, estos complejos ESCRT permiten un modo único de remodelación de la membrana que provoca la flexión y gemación de las membranas alejándolas del citoplasma. Estos componentes de ESCRT se han aislado y estudiado en diversos organismos, como la levadura y el ser humano.La maquinaria ESCRT desempeña un papel vital en diversos procesos celulares, como la biogénesis de cuerpos multivesiculares (MVB) y la abscisión citocinética. La biogénesis de cuerpos multivesiculares (MVB) es un proceso en el que las proteínas marcadas con ubiquitina entran en orgánulos llamados endosomas mediante la formación de vesículas. Las células rompen las proteínas de membrana dañadas (proteínas unidas a parte de la membrana celular) en dos lugares principales: el proteasoma y el lisosoma, para indicar a la célula qué proteínas debe descomponer. Una pequeña etiqueta llamada ubiquitina se une a ellas. Esta etiqueta conduce las proteínas al proteasoma o al lisosoma para su destrucción. Para la ruta lisosomal, las proteínas marcadas se envían a pequeños compartimentos dentro de la célula llamados endosomas, específicamente un tipo llamado cuerpos multivesiculares (MVB). Los MVB se forman cuando parte de la membrana del endosoma se pliega hacia adentro y forma pequeñas burbujas (vesículas intraluminales). Estas pequeñas burbujas transportan las proteínas destinadas a ser destruidas y cuando un MVB se une a un lisosoma (una parte de la célula llena de enzimas), las burbujas y las proteínas en su interior se descomponen.Cuando la autofagia (la forma en que la célula se autolimpia) no funciona correctamente, como en el caso de las células con mutaciones en ESCRT, la célula no puede eliminar eficazmente las acumulaciones de proteínas dañadas. Estas acumulaciones de proteínas se observan comúnmente en enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer o el Parkinson.La abscisión citocinética es el proceso mediante el cual se corta el puente intercelular (PCI) entre dos células hijas, completando así la división celular. En muchas células animales, la maquinaria ESCRT-III es responsable de este proceso. Inicialmente, el PCI se encuentra bajo alta tensión, lo que puede impedir la correcta abscisión en las células epiteliales al interferir con el ensamblaje de ESCRT-III.

Complejos ESCRT y proteínas accesorias

El sistema ESCRT es como un equipo de máquinas celulares compuestas por complejos proteicos ESCRT y proteínas accesorias que ayudan a gestionar y remodelar las membranas celulares.Los complejos ESCRT son necesarios para los eventos de corte de la membrana celular: los MVB (cuerpos multivesiculares) se utilizan para clasificar y reciclar los componentes celulares; luego, virus como el VIH-1 se desprenden de la célula, y durante los pasos finales de la división celular (citocinesis), cuando dos células se separan físicamente.Si bien todos estos procesos implican tipos similares de conformación de membrana, no todos necesitan los mismos complejos ESCRT. Por ejemplo, el complejo ESCRT-II no es necesario para que el VIH-1 brote de la célula, y su función exacta en la citocinesis (división celular) aún no está clara.
Resumen de la maquinaria ESCRT y proteínas accesorias.
Cada complejo ESCRT y sus proteínas accesorias poseen estructuras únicas que permiten funciones bioquímicas específicas. Existen varios sinónimos para cada componente proteico de la maquinaria ESCRT, tanto en levaduras como en metazoos.En la tabla adjunta se proporciona una tabla resumen de todas estas proteínas.

ESCRT-0

El complejo ESCRT-0 juega un papel vital en la generación de cuerpos multivesiculares al unir y agrupar proteínas y receptores ubiquitinados en la superficie de una célula. El complejo es responsable de unirse a un lípido en la membrana endosómica, que recluta estas proteínas marcadas al endosoma. Una vez que se localizan adecuadamente, estas proteínas se toman en el endosoma a través de vesículas, formando cuerpos multivesiculares, y finalmente se entregan al lisosoma donde se degradan. Este proceso es esencial, ya que es la vía principal para la degradación de las proteínas dañadas que han pasado a través del Golgi. Los componentes del complejo ESCRT-0 existen de la siguiente manera:

El complejo es un heterodímero 1: 1 de VPS27 (proteína de clasificación de proteínas vacuolar 27) y HSE1. VPS27 y HSE1 se dimerizan a través de dominios de gat de bobina en espiral antiparalelo (llamado así por proteínas GGA y TOM1). Tanto VPS27 como HSE1 contienen un dominio VHS amino-terminal (llamado así porque está contenido en V PS27, H rs y s tam proteínas). Estos dominios VHS se unen a la ubiquitina en las proteínas que la célula tiene como objetivo degradar. La ubiquitina también puede asociarse con motivos que interactúan con ubiquitina, como el de HSE1 o el dominio de doble cara que se encuentra en VPS27. Se encuentra un dominio FYVE (llamado así por las cuatro proteínas en las que se identificó inicialmente: Fab1p, Yotb, VAC1 y EEA1) se encuentra intercalado entre los dominios de motivos que interactúan con VHS e ubiquitina de VPS27. El fosfatidilinositol 3-fosfato, un lípido endosómico común, se une a este dominio FYVE que resulta en el reclutamiento de ESCRT-0 al endosoma. La investigación ha realizado un análisis exhaustivo de la interacción entre el complejo ESCRT-0 y la ubiquitina utilizando la calorimetría de la titulación isotérmica, esta técnica se ha utilizado para medidas la resistencia a la unión molecular. La investigación muestra cinco resultados principales:

  1. Ubiquitin Binding Behavior: La unión a los diferentes dominios de unión de ubiquitina (UBDs) dentro de ESCRT-0 no es cooperativa, lo que significa que cada dominio interactúa con ubiquitina independientemente.
  2. Afinidad vinculante: La subunidad Hrs contiene un motivo de interacción doble ubiquitina (DUIM). Este DUIM tiene una afinidad vinculante más del doble de fuerte que los UBD encontrados en la subunidad STAM y esto indica que Hrs en la proteína de unión de ubiquitina primaria dentro del complejo ESCRT-0.
  3. Localización en la célula (In Vivo): Tanto Hrs como STAM se encuentran en las membranas endosomal.
  4. Formación compleja: Al utilizar la microscopía de fuerza atómica, los investigadores observaron que ESCRT-0 se forma principalmente: Heterodimers (un Hrs + un STAM). Heterotetramers (como dos de cada uno) en presencia de membranas lipídicas. El análisis hidrodinámico de las células internas de ESCRT-0 confirmó que existe principalmente como heterotetramer
  5. Funcional actualizado Modelo: Basándose en estos resultados, los investigadores propusieron un modelo revisado en el que ESCRT-0 desempeña un papel central en la contratación y concentración de carga ubiquitinada en el endosome para la degradación.

ESCRT-I

La función del complejo ESCRT-I es contribuir a la generación de cuerpos multivesiculares mediante la agrupación de proteínas ubiquitinadas y actuando como puente entre los complejos ESCRT-0 y ESCRT-II. También participa en el reconocimiento y la remodelación de la membrana durante la abscisión, formando anillos a ambos lados del cuerpo medio en las células en división. ESCRT-I también es responsable del reclutamiento de ESCRT-III, que forma la zona de constricción justo antes de la separación celular. Además, ESCRT-I contribuye a la gemación viral al interactuar con proteínas virales específicas, lo que lleva al reclutamiento de maquinaria ESCRT adicional hacia el posible sitio de liberación viral.El complejo ESCRT-I es un heterotetrámero (1:1:1:1) compuesto por Vps23, Vps28, Vps37 y Mvb12. El heterotetrámero ensamblado se presenta como un tallo en forma de bastón formado por Vps23, Vps37 y Mvb12, con una tapa en abanico compuesta por hélices individuales de Vps23, Vps28 y Vps37. Vps23 contiene un dominio variante de ubiquitina E2, responsable de la unión de la ubiquitina, el complejo ESCRT-0 y el motivo PTAP (prolina, treonina, alanina, prolina) de las proteínas Gag virales. Inmediatamente después de este dominio se encuentra un motivo rico en prolina (GPPX₃Y), que dirige a ESCRT-I al cuerpo medio durante la abscisión de la membrana. Mvb12 también puede unirse a la ubiquitina a través de su extremo carboxilo terminal. Vps28 facilita la interacción entre ESCRT-I y ESCRT-II al asociarse con el dominio GLUE (G RAM-Like U biquitin-binding in E AP45) de Vps36 a través de su dominio carboxiterminal de haz de cuatro hélices.Finalmente, el complejo ESCRT-I se coensambla con ESCRT-II en las membranas para formar un supercomplejo 1:1 que facilita la gemación de la membrana limitante del cuerpo multivesicular (MVB) hacia su luz. Curiosamente, en procesos como la gemación del VIH-1 y la citocinesis, donde la maquinaria ESCRT no es necesaria para la formación de la gemación, ESCRT-I parece funcionar independientemente de ESCRT-II y probablemente participe principalmente en el reclutamiento de ESCRT-III. Estructuralmente, las subunidades de ESCRT-I se heterotetramerizan a través de dos regiones centrales contiguas pero distintas. Vps23, Vps37 y Mvb12 forman un tallo de 13 nm de longitud que incluye una inusual estructura de hélice superenrollada antiparalela. Mientras tanto, Vps23, Vps28 y Vps37 contribuyen a una región de cabeza compuesta por tres pares de hélices antiparalelas, dispuestas en abanico. Juntos, el tallo y la testa forman una única estructura rígida de aproximadamente 18 nm de longitud.

ESCRT-II

El complejo ESCRT-II desempeña un papel más crítico que el ESCRT-I en la biogénesis de los cuerpos multivesiculares (CMV), ya que su sobreexpresión puede revertir la pérdida de la función de ESCRT-I en la levadura, mientras que lo contrario no ocurre. A pesar de su función central en la formación de los CMV y la gemación de membrana, ESCRT no es esencial para la gemación del VIH-1 ni para la citocinesis. A diferencia de ESCRT-0 y ESCRT-I, ESCRT-II se une a la carga ubiquitinada en un único sitio y actúa como un complejo puente clave entre la maquinaria ESCRT anterior (ESCRT-0 e -I) y el complejo ESCRT-III posterior, que realiza la escisión de membrana. ESCRT-II también podría participar en la unión de los CMV a los microtúbulos mediante interacciones con las proteínas motoras RILP, Rab7 y dineína.Estructuralmente, ESCRT-II forma un complejo en forma de Y, con Vps22 y Vps36 en la base y dos subunidades Vps25 como brazos. Vps22 y Vps36 interactúan estrechamente a través de sus dominios de hélice alada (WH) y son mutuamente necesarios para el plegamiento y la estabilidad, mientras que las subunidades Vps25 tienen una unión más laxa y no interactúan entre sí. El segundo dominio WH de Vps25 media la interacción con la subunidad Vps20 de ESCRT-III, y ambas copias de Vps25 median la interacción con la subunidad Vps20 de ESCRT-III, siendo ambas esenciales para su correcto funcionamiento.Además, el extremo N-terminal de Vps22 contiene una hélice básica que facilita la orientación a la membrana sin especificidad lipídica. En levadura, Vps36 presenta un dominio GLUE con dos dedos de zinc NpI4 insertados (NZF1 y NZF2), que median la unión a la subunidad Vps28 de ESCRT-I y a la ubiquitina, respectivamente. En mamíferos, el dominio GLUE de VPS36 carece de estos dedos de zinc, pero puede unirse directamente a la ubiquitina. Además, la región de enlace entre los dominios GLUE y WH1 de Vps36 de levadura podría servir como un sitio de unión secundario para ESCRT-I, una región que se conserva en el homólogo humano, aunque su función aún no se ha confirmado.El complejo ESCRT-II funciona principalmente durante la biogénesis de los cuerpos multivesiculares y la administración de proteínas marcadas con ubiquitina al endosoma. Estas proteínas se transfieren secuencialmente de ESCRT-0 a ESCRT-I y luego a ESCRT-II. ESCRT-II se asocia con ESCRT-III, que separa la vesícula que contiene la carga. Los aspectos específicos de ESCRT-II son los siguientes:ESCRT-II es un heterotetrámero (2:1:1) compuesto por dos subunidades Vps25, una subunidad Vps22 y una subunidad Vps36. Las moléculas de Vps25 contienen motivos PPXY, que se unen a los motivos de hélice alada (WH) de Vps22 y Vps36, formando un complejo en forma de Y con Vps22 y Vps36 en la base y las subunidades Vps25 formando los brazos. Las moléculas de Vps25 también contienen motivos WH que median la interacción entre ESCRT-II y ESCRT-III. Vps36 incluye un dominio GLUE que se une al fosfatidilinositol 3-fosfato y a la subunidad Vps28 de ESCRT-I. Dos dominios de dedos de zinc están enlazados al dominio GLUE de Vps36 de levadura. Uno de estos dominios de dedos de zinc se une al dominio carboxiterminal de Vps28, mientras que el otro interactúa con la ubiquitina.

ESCRT-III

El complejo ESCRT-III es único entre los componentes de ESCRT en varios aspectos. A diferencia de los complejos ESCRT 0-II, las subunidades ESCRT-III no contienen dominios de unión a ubiquitina conocidos. Estas subunidades existen en el citosol como monómeros inactivos o posiblemente como heterodímeros y solo se polimerizan en el complejo ESCRT-III activo al asociarse a la membrana. Una vez ensamblado, este complejo se vuelve insoluble en detergentes y es relativamente resistente a los métodos bioquímicos convencionales.En Archaea, solo se encuentran homólogos de ESCRT-III y Vps4, que participan en la división celular, lo que indica una función central conservada evolutivamente.En la levadura, las subunidades funcionales principales de ESCRT-III son Vps20, Snf7, Vps24 y Vps2, que se ensamblan secuencialmente en el orden específico. Vps20, Snf7 y Vps24 son suficientes para la escisión de la membrana, mientras que Vps2 es esencial para acoplar el complejo a la maquinaria de reciclaje de Vps4. Las subunidades adicionales de levadura Did2, Ist1 y Vps60 no son esenciales, pero participan en etapas posteriores. Did2 y Vps60 ayudan a reclutar y activar el complejo Vps4-Vta1 para el reciclaje de subunidades, mientras que Ist1 inhibe la actividad de Vps4.Ciertas subunidades forman apareamientos binarios preferenciales: Vps20 con Snf7, Vps24 con Vps2 y Did2 con Ist1. Sin embargo, Vps60 es una excepción y se une con mayor fuerza a Vta1 que a otras proteínas ESCRT-III. La estequiometría del ensamblaje de ESCRT-III no está bien definida. En levadura, Snf7 es la subunidad más abundante, con niveles varias veces mayores en comparación con otras. Cabe destacar que Snf7, solo o en combinaciones como Vps24 + Vps2 o Ist1 + Did2, puede formar tubos helicoidales de tamaño similar a los cuellos de las partículas de VIH-1 en gemación o a las vesículas intraluminales (ILV) de los cuerpos multivesiculares (MVB).La ESCRT-III es probablemente el componente más crítico de la maquinaria de la ESCRT, ya que participa en todos los procesos mediados por ella. Durante la abscisión de la membrana y la gemación viral, la ESCRT-III forma largos filamentos que se enrollan alrededor del sitio de constricción de la membrana justo antes de su división. Esta función está mediada por interacciones con el complejo central-spindlina. Estas estructuras filamentosas también actúan como una barrera anular durante la formación de la MVB, impidiendo que las proteínas de carga se filtren al citosol.A diferencia de otros componentes de la ESCRT, la ESCRT-III existe solo transitoriamente e incluye subunidades esenciales y no esenciales. Las subunidades esenciales deben ensamblarse en el orden Vps20, Snf7, Vps24 y luego Vps2 para su correcto funcionamiento. Vps20 nuclea la formación del polímero Snf7, seguida de Vps24 que recubre el complejo y recluta a Vps2. Vps2 luego trae la AAA-ATPasa Vps4 al complejo.En su estado citosólico libre, las subunidades de ESCRT-III están "cerradas", con sus regiones C-terminales plegándose sobre sí mismas de forma autoinhibitoria, lo que estabiliza los monómeros. La mayoría de las subunidades esenciales y no esenciales de ESCRT-III contienen motivos de interacción con MIT (MIM) en su extremo carboxiterminal, lo que les permite unirse a Vps4 y a la espastina AAA-ATPasa.El complejo ESCRT-III es probablemente el componente más importante de la maquinaria ESCRT, ya que participa en todos los procesos mediados por ESCRT. Durante la abscisión de la membrana y la gemación viral, ESCRT-III forma largos filamentos que se enrollan alrededor del sitio de constricción de la membrana justo antes de su división. Esta mediación de la abscisión se produce mediante interacciones con el complejo central-spindlina. Estas estructuras filamentosas también están presentes durante la formación de cuerpos multivesiculares y funcionan como una barrera anular que obstruye la vesícula en gemación para evitar que las proteínas de carga escapen al citosol celular. ESCRT-III existe y funciona de la siguiente manera:El complejo ESCRT-III se diferencia de toda la maquinaria ESCRT en que su existencia es transitoria y contiene componentes esenciales y no esenciales. Las subunidades esenciales deben ensamblarse en el orden correcto (Vps20, Snf7, Vps24 y, finalmente, Vps2) para que la maquinaria funcione. Las subunidades no esenciales incluyen Vps60, Did2 e Ist1. Vps20 inicia el ensamblaje de ESCRT-III actuando como nucleador del ensamblaje del polímero Snf7. Vps24 se asocia entonces con Snf7 para cerrar el complejo y reclutar a Vps2. Vps2 posteriormente incorpora a Vps4 al complejo. Todas las formas citosólicas "libres" de cada subunidad se consideran cerradas. Es decir, la porción carboxiterminal de cada subunidad se pliega sobre sí misma de forma autoinhibitoria, estabilizando las subunidades monoméricas. El extremo carboxiterminal de la mayoría de las subunidades de ESCRT-III, tanto esenciales como no esenciales, contiene motivos MIM (dominio de interacción y transporte de microtúbulos). Estos motivos son responsables de la unión a Vps4 y a la espastina AAA-ATPasa.

Vps4-Vta1

VPS4 es una proteína esencial en las células eucariotas, que juega un papel fundamental en el desmontaje del complejo ESCRT-III, un proceso crucial para diversas funciones celulares, como la biogénesis corporal multivicular, la citocinesis y la nía viral. Para cumplir con estos roles, VPS4 comprende varios dominios distintos, cada uno con funciones específicas.

El dominio MIT N-terminal (interacción y tráfico de microtúbulos) es responsable de unirse a las subunidades ESCRT-III al interactuar con secuencias MIM (motivos de interacción MIT) presentes en estas subunidades. Este dominio es esencial para reclutar VPS4 a sitios donde el complejo ESCRT-III necesita ser desmontado. Siguiendo el dominio MIT hay un enlazador flexible de aproximadamente 40 aminoácidos, conectándolo al casete central AAA-ATPasa. Este cassette consiste en un gran dominio AAA-ATPasa con una mezcla de hélices α y cadenas β, y un pequeño dominio AAA-ATPasa compuesto principalmente de hélices α. Dentro del pequeño dominio AAA-ATPasa se encuentra un dominio β insertado, que es crucial para la interacción con el cofactor VTA1. La región C-terminal de VPS4 contiene una hélice única que también contribuye a la función de proteínas.

VTA1 actúa como cofactor para VPS4 y es necesario para su actividad óptima. La proteína comprende dos dominios MIT N-terminales que median la unión a las subunidades ESCRT-III, particularmente VPS60 y DID2. Estas interacciones son vitales para el papel de VTA1 ' s en la estimulación de la actividad de VPS4. Un enlazador flexible conecta los dominios MIT al dominio VSL C-terminal (VPS4, SBP1, LIP5), que permite la dimerización de VTA1 y es esencial para unirse a VPS4. A través de esta unión, VTA1 promueve la formación del Dodecamer VPS4 y mejora su actividad de ATPasa, que es crucial para el desmontaje eficiente del complejo ESCRT-III.

en la figura al lado; (A) Densidad de electrones calculada a partir de una síntesis de 2FO-FC en la que se omitieron los residuos que se muestran en naranja. La densidad se contornea a 1 s. (B) Modelo de cinta para el complejo 1: 1 en la unidad asimétrica. (C) Interacción de VTA1 con la superficie molecular de VPS4, con la última coloreada por tipo de átomo (carbono, verde; oxígeno, rojo; nitrógeno, azul). La interacción entre VPS4 y VTA1 es, por lo tanto, crítica para regular la dinámica ESCRT-III. El dominio MIT en VPS4 garantiza la localización adecuada al unirse a las subunidades ESCRT-III, mientras que el dominio AAA-ATPasa impulsa el proceso dependiente de la energía de desmontar el complejo. VTA1 amplifica este proceso estabilizando la forma oligomérica de VPS4 y aumentando su actividad enzimática, asegurando el reciclaje eficiente de los componentes ESCRT para el uso repetido en la célula.

Estructura y función del Bro1 en clasificación endosómica

La regulación de la vía de clasificación endosómica depende en gran medida de Bro1, que recluta eficazmente desubiquitinasas al complejo ESCRT-III. Este reclutamiento permite la eliminación de las etiquetas de ubiquitina de las proteínas destinadas a la degradación lisosomal, justo antes de la formación de los cuerpos multivesiculares (MVB). Bro1 también ayuda a estabilizar el complejo ESCRT-III durante este proceso.Bro1 contiene un dominio Bro1 que se une a Snf7, la principal subunidad estructural del complejo ESCRT-III. Mediante esta interacción, Bro1 se localiza en los sitios de abscisión de la membrana endosómica. Doa4, una desubiquitinasa, también se recluta al mismo sitio mediante su interacción con Bro1. Doa4 elimina la ubiquitina de las proteínas de carga antes de su transporte al lisosoma. Alix, el homólogo de Bro1 en mamíferos, junto con otras proteínas endosómicas tardías, contiene un dominio Bro1 conservado de aproximadamente 160 residuos. Estudios estructurales han revelado que el dominio Bro1 en levaduras está compuesto por un núcleo plegado de 367 residuos. Este dominio extendido es necesario y suficiente para la unión a Snf7 y para la localización de Bro1 en los endosomas tardíos.Estructuralmente, el dominio Bro1 se asemeja a un bumerán con una cara cóncava rellena e incluye tres subdominios de repetición tetratricopeptídica (TPR). Snf7 se une a una zona hidrofóbica conservada en Bro1, una interacción esencial para la formación de complejos y la correcta clasificación de las proteínas de carga. Estos hallazgos resaltan un mecanismo conservado por el cual las proteínas que contienen el dominio Bro1 se dirigen a las membranas endosómicas mediante la interacción con Snf7 y sus ortólogos.En la figura adjunta, podemos ver (A) la densidad electrónica del mapa MAD contorneada en 1,0 σ. (B y C) Dos vistas de la estructura general. La región N-terminal está coloreada en cian; la porción N-terminal (no TPR) del solenoide helicoidal está coloreada en verde; la lámina β está coloreada en amarillo; el dominio TPR está coloreado en magenta; y la región C-terminal está coloreada en naranja.

Biogénesis corporal multivesicular y cierre de carga

Adapted from Schmidt, O. and D. Teis (2012). "The ESCRT machinery." Curr Biol 22(4): R116-120 with permission of author
Trata de proteínas ligadas a la membrana al lisoso utilizando maquinaria ESCRT. Las proteínas vinculadas a la membrana se toman en la célula a través de la endocitosis. Las etiquetas Ubiquitin en la proteína son reconocidas por la maquinaria ESCRT y reclutadas en el endosome. Se forman cuerpos multivesiculares, que luego se fusionan con el lisoso donde se degradan estas proteínas. Adaptado de.
Los cuerpos multivesiculares desempeñan un papel importante en el transporte de proteínas y receptores ubiquitinados a un lisosoma. Los complejos ESCRT transportan la carga ubiquitinada a vesículas celulares que geman directamente en el compartimento endosómico de la célula, formando cuerpos multivesiculares. Estos cuerpos multivesiculares finalmente se fusionan con el lisosoma, causando la degradación de la carga. A continuación, se ofrece una descripción más detallada del proceso, incluyendo la maquinaria asociada:

  1. Componentes ESCRT-0 Vps27 y Hse1 se unen a carga ubiquitinada.
  2. Vps27 se une a fosfatidylinositol 3-fosfato, un lípido endosomal, que luego recluta todo el complejo a un endosome.
  3. Vps27 une la subunidad Vps23 de ESCRT-I, llevando ESCRT-I al endosome. ESCRT-Yo también puedo unir proteínas ubiquitinadas.
  4. Vps36 se asocia con la subunidad de ESCRT-I Vps28, lo que da lugar a la contratación del complejo ESCRT-II.
  5. La subunidad Vps25 de ESCRT-II se une y activa Vps20 del complejo ESCRT-III.
  6. Vps20 nuclea la formación de hilos Snf7 que luego son capped por Vps24.
  7. Vps24 reclutas Vps2, que trae Vps4 al complejo.
  8. Vps4 forma un poro hecho de dos anillos hexaméricos sobre los cuales Vta1 se une. Este complejo Vps4-Vta1 activa el desmontaje de ESCRT-III y marca el final de la formación corporal multivesicular.

Abscisión de membrana

Contratación de ESCRT Complejos para el Midbody. Cep-55 ata MKLP1. Cep-55 recluta ESCRT-I y ALIX. ESCRT-I y ALIX reclutan ESCRT-III. ESCRT-III forma espiral alrededor del cuello de la membrana entre las células hijas que conducen a la constricción y el escote. Adaptado de.

La abscisión de membrana durante la citocinesis es el proceso mediante el cual la membrana que conecta dos células hijas se escinde durante la división celular. Dado que se conserva en varias arqueas, se considera que la abscisión de membrana es la función más temprana de la maquinaria ESCRT. El proceso comienza cuando la proteína centrosomal Cep55 se recluta en el cuerpo medio de las células en división en asociación con MKLP1, una proteína mitótica similar a la quinesina que se asocia con los microtúbulos. A continuación, Cep55 recluta la subunidad Vps23 de ESCRT-I y la proteína accesoria ALIX, que forman anillos a ambos lados del cuerpo medio. ESCRT-I y ALIX reclutan a ESCRT-III a través de su subunidad Snf7. Las subunidades Vps20, Snf7, Vps24, Vps2 y Did2 de ESCRT-III se ensamblan en un filamento espiral que rodea la carga e impulsa la escisión de la membrana. Estas estructuras se forman independientemente de la subunidad Vps23 de ESCRT-I. La formación de esta estructura espiral deforma la membrana y la espastina AAA-ATPasa es activada por Did2 e Ist1 para escindir los microtúbulos formados en el cuerpo medio. Vps4 cataliza entonces el desensamblaje del complejo ESCRT-III, dando lugar a dos células hijas recién separadas. El proceso de abscisión de la membrana se describió utilizando proteínas de metazoos, ya que se ha estudiado con mayor profundidad en ellos.

Codificación viral

Retroviral budding of HIV. A) La acumulación de proteínas virales bajo la membrana celular hace que el virus protruya hacia fuera. B) Una constricción está formada por los complejos ESCRT en la base de la protrusión de la membrana que causa la formación de un virus que contiene vesícula. C) El cogollo se pellizca dejando un virión extracelular libre. (Foto proporcionada por el Dr. Matthew Gonda (Wikimedia Commons: Nov. 1998), Instituto Nacional del Cáncer ID de imagen: 2382)
Durante la gemación viral, los viriones libres escapan de las células secuestrando el sistema ESCRT de la célula huésped. Los retrovirus, como el VIH-1 y el virus linfotrópico de células T humanas, así como los virus con envoltura como el virus del Ébola, dependen del sistema ESCRT para salir de las células huésped. Las proteínas Gag virales, componentes estructurales primarios de las cubiertas retrovirales, inician el proceso al interactuar con TSG101 del complejo ESCRT-I y la proteína accesoria ALIX. Las subunidades ESCRT-III, incluyendo los componentes esenciales CHMP4 y CHMP2, se reclutan al sitio de gemación, donde constriñen y cortan el cuello de la yema de forma similar a la abscisión de la membrana durante la división celular.Posteriormente, Vps4 recicla las subunidades ESCRT-III y las devuelve al citosol, lo que permite la liberación del virus de la célula. Este proceso de gemación viral depende de las proteínas de los metazoos, ya que la mayoría de las investigaciones sobre la liberación viral se han realizado en organismos metazoarios.

Referencias

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