Adapterproteinkomplex
Englisch: adaptor protein complex
Definition
Adapterproteinkomplexe, kurz AP-Komplexe, sind heterotetramere Komplexe, die aus Adaptinen aufgebaut sind. Sie kommen an verschiedenen intrazellulären Organellen vor und spielen eine wichtige Rolle beim vesikulären Transport. Bislang (2022) wurden fünf verschiedene AP-Komplexe beschrieben: AP-1, AP-2, AP-3, AP-4 und AP-5.
Hintergrund
Beim vesikulären Transport ist entscheidend, dass die korrekten Frachtmoleküle an der Donormembran in Vesikel verpackt und dann zur passenden Akzeptormembran transportiert werden. Dieser Prozess wird durch die Adaptorproteinkomplexe mit kontrolliert. Sie erkennen bestimmte Signalsequenzen an membranständigen Proteinen und Rezeptoren und schleusen diese gezielt in die Vesikel ein.
Basismechanismus
AP-Komplexe binden zunächst Fracht- und Membranproteine und rekrutieren dann Mantelproteine wie Clathrin an die Membran, um die Vesikelbildung zu induzieren. Dieser Vorgang wird bei AP-1- und AP-2-Komplexen durch Polymerisierung von angelagerten Clathrin-Molekülen bewerkstelligt, bei den anderen ist der Mechanismus nicht vollständig geklärt.
Biochemie
Aufbau
Die AP-Komplexe sind Heterotetramere. Sie bestehen aus zwei großen, einer mittleren und einer kleinen Adaptinuntereinheit und gliedern sich in einen "Kern-", "Gelenk-" und "Ohrbereich". Während der Kernbereich für die Bindung der Frachtmoleküle und Membranassoziation zuständig ist, vermitteln die anderen Bereiche die Interaktion mit den Mantelproteinen und weiteren regulatorischen Proteinen.
Regulation
Die Fähigkeit zur Wechselwirkung mit den Frachtproteinen wird durch kleine G-Proteine (z.B. ARF1) kontrolliert. Sie binden an den AP-Komplex, was zu einer Konformationsänderung führt. Der AP-Komplex befindet sich dann im "offenen" Zustand.
Signalsequenzen
AP-Komplexe erkennen ihre Frachtproteine anhand bestimmter Signalsequenzen. Bespiele hierfür sind die Tyrosin (Y)-basierte Konsensussequenz YXXΦ und das Dileucin (L)-basierte Motiv (D/E)XXXL(L/I). X kann hierbei für jegliche Aminosäure stehen, Φ für große, hydrophobe Aminosäure (z.B. Leucin, Isoleucin, Methionin, Valin oder Phenylalanin).
Einteilung
Die fünf verschiedenen AP-Komplexe unterscheiden sich u.a. hinsichtlich ihrer subzellulären Lokalisation und der jeweiligen Untereinheiten, aus denen sie aufgebaut sind. In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten Unterschiede aufgelistet:
| Komplex | Untereinheiten | Transportweg | Mantelprotein |
|---|---|---|---|
| AP-1 |
|
Golgi-Apparat ↔ Endosom | Clathrin |
| AP-2 |
|
Plasmamembran → Endosom | Clathrin |
| AP-3 |
|
Endosom → Lysosom | variabel (u.a. Clathrin) |
| AP-4 |
|
Golgi-Apparat → Endosom und weitere Kompartimente | nicht bekannt |
| AP-5 |
|
Endosom → Golgi-Apparat | SPG11/SPG15 |
Klinik
Genmutationen, die Adapterproteinkomplexe betreffen, sind u.a. Auslöser für das Hermansky-Pudlak-Syndrom, das MEDNIK-Syndrom, die hereditäre spastische Paraplegie und die Psoriasis pustulosa.
Quellen
- Sanger et al. Adaptor protein complexes and disease at a glance J Cell Sci 2019
- Park und Guo Adaptor protein complexes and intracellular transport Biosci Rep 2014