Clathrin coat
구조
Clathrin coat는 vesicle의 outer layer를 형성하는 주요 protein component이다. Selective concentrating mechanism의 주요 원리 cytosolic face로 budding
Clathrin Triskelion
Clathrin은 다음으로 구성된다:
- Heavy chain (large subunit)
- Light chain (small subunit)
- Three heavy chain과 three light chain이 결합하여 triskelion 형성
Coat Assembly
Triskelion은 membrane의 cytosolic surface에서 basketlike framework로 조립된다:
- Hexagon과 pentagon으로 구성된 polyhedral cage 형성
- Coated pit을 형성하고 최종적으로 coated vesicle로 Pinching-Off
Isolated triskelion은 시험관에서도 적절한 조건 하에 자발적으로 typical polyhedral cage로 self-assemble할 수 있다. 이는 triskelion 자체가 clathrin cage의 geometry를 결정함을 보여준다.
Molecular Mechanism
Coat의 역할
Clathrin coat는 두 가지 주요 layer로 구성된다:
-
Inner layer (AP2 등의 adaptor protein):
- Specific membrane protein cargo를 trap
- Cargo receptor에 결합하여 soluble cargo도 packaging
- Clathrin을 membrane으로 recruit하고 assembly 유도
-
Outer layer (clathrin):
- Curved, basketlike lattice 형성
- Membrane을 deform하여 vesicle shape 결정
Coat Assembly와 Disassembly
Assembly 과정:
- Adaptor protein (예: AP2)이 membrane에 결합
- Adaptor가 cargo receptor와 상호작용
- Clathrin triskelion이 recruit되어 coat 형성
- Membrane curvature 증가하며 coated pit 형성
- Membrane-bending protein과 fission protein recruit
Disassembly:
- Vesicle이 budding된 직후 발생
- Vesicle 내부로 co-package된 factor들이 coat disassembly 개시
- Phosphoinositide phosphatase가 adaptor protein binding site 제거
- Auxilin이 hsp70 chaperone의 ATPase 활성화
- Hsp70이 ATP hydrolysis energy를 사용하여 clathrin coat를 peel off
Coated Pit의 형성
Plasma membrane의 clathrin-coated pit:
- Plasma membrane 표면적의 약 2% 차지
- Lifetime은 짧음 (약 1분 이내)
- 형성 후 invaginate하여 coated vesicle로 pinch off
- Cultured fibroblast는 분당 약 2500개의 clathrin-coated vesicle 형성
- Vesicle은 형성 후 수 초 이내에 coat 제거하고 early endos
- ome과 fusion
Light Chain의 기능
- Actin cytoskeleton과 연결
- Membrane budding과 vesicle movement를 위한 force 생성 도움
- Phosphorylation을 통해 clathrin coat assembly 조절