Rol de la geometría del dominio transmembrana en la endocitosis de proteínas transmembrana tipo II

Abstract

La endocitosis es un proceso crucial para todas las células ya que les permite incorporar material desde el espacio extracelular y controlar la disponibilidad de proteínas transmembrana en la membrana plasmática (MP). Después de ser internalizadas por endocitosis las proteínas cargo se transportan a los endosomas y luego a los lisosomas/vacuolas donde son degradadas o pueden ser recicladas de nuevo a la MP siguiendo la vía de transporte retrógrado desde los endosomas al aparato de Golgi, donde son incorporadas nuevamente a la vía secretora. En la levadura, la endocitosis seguida de reciclado a la MP resulta en una distribución polarizada de las proteínas , que se concentran en la membrana de la célula hija. De acuerdo al modelo canónico, la selección de proteínas transmembrana para ser internalizadas por endocitosis mediada por vesículas cubiertas de clatrina involucra la presencia de señales en los dominios citoplásmicos de las proteínas cargo. Estas señales son reconocidas por distintos receptores o adaptadores que forman parte de la cubierta proteica y es mediante esta interacción que las proteínas cargo transmembrana son concentradas en los sitios de la MP donde inicia la endocitosis. En este trabajo de tesis hemos estudiado la influencia de la geometría del dominio transmembrana (TMD) en la endocitosis de proteínas con solo un paso transmembrana. Utilizando TMDs quiméricos mostramos que la geometría del TMD actúa como un determinante de transporte a nivel de la MP. Particularmente, demostramos que un TMD largo con una mitad exoplásmica conformada por aminoácidos voluminosos resulta en una señal de polaridad y endocitosis en Saccharomyces cerevisiae. Una búsqueda bioinformática en el proteoma de este organismo modelo identificó varias proteínas con un hemi- MD exoplásmico largo y voluminoso, lo que nos permitió validar nuestros resultados utilizando TMDs endógenos de levadura. Por otro lado, también demostramos que un hemi- TMD exoplásmico largo y voluminoso es funcional como señal de endocitosis en células de mamífero en cultivo. Además, realizamos diferentes análisis para comprender cómo proteínas con un hemi-TMD exoplásmico largo y voluminoso resultan endocitadas. Encontramos que la internalización de las mismas es afectada de forma indirecta por la ubiquitin ligasa Rsp5. Por otro lado, mostramos que la geometría de los TMD s determina la partición de los mismos a diferentes dominios lipídicos in vivo. La identificación de este novedoso determinante de endocitosis dado por la geometría del TMD muestra una nueva forma mediante la cual las proteínas cargo pueden ser reconocidas e incluidas en la vía endocítica. Esta forma se basa en un principio fundamental diferente de las señales endocíticas previamente conocidas y, por lo tanto, agrega nuevas perspectivas sobre el mecanismo de endocitosis.