Rol de las arrestinas beta y arrestinas que contienen el dominio del trfico de receptores de la protena GEl clan arrestina ahora se puede dividir en tres subgrupos de estructura similar: las arrestinas identificados originalmente (visuales y las arrestinas-beta), las arrestinas-alfa y un grupo de protenas relacionadas con el Vps26. Las visuales y las arrestinas-beta unen selectivamente a los receptores acoplados de la protena G (GPCRs) las arrestinas-beta tambin funcionan como adaptador de protenas para regular el trfico de GPCR y protena G de sealizacin independiente. Las arrestinas-alfa recientemente tambin han sido implicadas en la regulacin del trfico de GPCR mientras que el Vps26 regula el trfico retrgrado. En esta revisin, se proporciona un resumen de las arrestinas-alfa y arrestinas-beta con un enfoque en nuestra actual comprensin de cmo estas protenas adaptadoras regulan el trfico de GPCR.

Introduccion

Las arrestinas se descubrieron inicialmente en el sistema visual que incluye cuatro miembros de mamferos, dos visual ( arrestina - 1 en los bastoncillos y arrestina - 4 en los conos ) y dos no visuales (arrestina-beta 1 y arrestina-beta 2 , tambin llamados arrestina - 2 y arrestina - 3 , respectivamente ) . Las arrestinas se expresan en metazoos y selectivamente se unen a la conformacin fosforilada contra - ocupada de receptores acoplados a protenas G (GPCRs) . Mientras las arrestinas fueron nombradas inicialmente por su capacidad para detener o acabar con el desvo del acoplamiento de GPCRs a heterotrimtico de protenas G y de all por la sealizacin de inhibicin. Un esquema general para la regulacin de la arrestina-beta mediada es la funcin de GPCR que se representa en la Figura 1.

Curiosamente, los estudios recientes han identificado dos familias adicionales de protenas relacionadas con la arrestina, un grupo de protenas Vps26 relacionadas y arrestinas-alfa. Vps26 se expresa ampliamente en eucariotas y es un componente de la retromer y tiene una estructura similar a la visual y a las de las arrestinas- beta. Las arrestinas-alfa se expresan ampliamente en todos los eucariotas excepto en las plantas y se compone de 6 miembros de mamferos que se refieren a las protenas de dominio (ARRDC). El Modelado computacional sugiere que las arrestinas-alfa tambin tienen una estructura similar a lo visual y las arrestinas-beta, varios estudios han sugerido un papel de estas protenas en el trfico de GPCR.Endocitosis de arrestinas-beta en GPCREl rol para las arretensinas-beta en el trfico de GPCR fue inicialmente revelado por la demonstracin que la sobreexpresin de la arrestina-beta tipo salvaje mejorada contra la internalizacin de adrenrgicos receptores-beta2 (B2AR) mientras que la expresin de arrestinas-beta mutantes dominantes negativas inhibidas por la internalizacin de B2AR. La visin mecanica en este proceso fue proporcionada inicialmente por el hallazgo de como la arrestina-beta interacta directamente con la clatrina, creando un componente principal de depresiones revestidas de clatrina (CCPs). La principal ubicacin de la clatrina en las arrentinas - beta de unin se encontr que era una unin de clatrina ( LIELD en arrestina 1 ) localizada en la regin terminal C, mientras que una ubicacin secundaria de unin de clatrina ( LLGDL ) se identific en una variante de empalme de arrestina - beta 1 . Una visin adicional mecanica fue proporcionada por una demostracin donde las arrestinas - beta tambin pueden interactuar con el adaptador endoctico AP2 , que normalmente funciona para promover el conjunto el montaje a la clatrina, se dirige a los receptores, a los CCPs . Esta interaccin est mediada por una unin en eladaptador C- la cola de arrestinas-beta que se unen a la subunidad beta2 de AP2 . Si bien la capacidad de interaccin de la arrestina-beta con fosfoinostidos tambin juega un papel crtico en este proceso. Curiosamente, las arrestinas- beta contiene dos sitios fosfoinostidos y la interaccin de unin con el haxafosfato de inositol ( IP6) que regula homo - oligomerizacin y hetero - oligomerizacin y en ltima instancia, la localizacin celular y la funcin de arrestinas -beta. Las regiones de arrestinas -beta1 se involucran en la clatrina , AP2 y el vinculante de fosfoinostidos que se representan en la figura 2a .

Visin estructural dentro del trfico de una arrestina-beta mediadaMientras que una arrestina-beta mediada por endocitosis de GPCRs requiere interaccin con la clatrina, AP2 y fosfato, las dinmicas temporales y espaciales de estas interacciones son al menos parcialmente controladas por cambios conformacionales que ocurren cuando una arrestina beta enlaza a una activacin fosforalizada GPCR. Las arrestinas se componen de dos grandes dominios, el dominio N y un dominio C , que se componen principalmente de las hojas beta y los lazos de unin con una hlice-alfa corto (Figura 2a). Hay dos principales interacciones: intra - moleculares que mantienen a las arrestinas en una conformacin basal, un ncleo polar de residuos cargados que conectan el terminal N , el dominio-N , el dominio-C, la cola-C y una regin de 3 elementos que conectan a la terminal-N, un hlice-alfa y una cola-C. Se cree que la unin de una arrestina a un GPCR fosforilado activado se crea por interrumpir estas restricciones intra - moleculares realizando as que la cola-C y la promocin de la interaccin arrestina - beta con clatrina y AP2. Mientras que varias lneas de evidencia apoyan el modelo propuesto, la reciente estructura cristalogrfica de arrestina -beta1 unido a un receptor V2 de vasopresina fosfopptida quizs proporciona la evidencia ms convincente hasta la fecha. Es importante destacar que , el fosfopptido receptor se une a las Lys - 10 y Lys - 11 , interrumpiendo la regin de 3 elementos y el desplazamiento de la cola-C de arrestina - beta1 . El desplazamiento de la cola-C por el fosfopptido , as como el gran movimiento de bucles de conexin tambin se traduce en un giro significativo del dominio- N - y el dominio-C con respecto del uno al otro ( Figura 2b ).En ltima instancia, el lanzamiento de la cola-C de la arrestina-beta facilita la unin a la clatrina y AP2. Mientras que la cola-C no es visible en la estructura de la arrestina-beta 1/fosfopptido, se cree que la regin de unin adaptina-beta2 en la arrestina-beta sirve para la transicin de una hoja plegada en el estado basal de la tonelada de protena de un alfa-hlice cuando est asociado con Adaptin-beta2. Este cambio conformacional ha sido sugerido para funcionar como un interruptor molecular para estabilizar la conformacin activada de la arrestina-beta. Tomados en conjunto, reordenando los diversos dominios de las Naciones Unidas, el estado activo de arrestina-beta optimiza la interaccin arrestina-receptor y facilita la interaccin-arrestina beta con protenas endocticas por medio de la cola-C. Se necesitarn estructuras cristalinas de los complejos holo-arrestinos/GPCR con y sin clatrina y adaptina-beta2 para definir con ms detalle cmo las arrestinas discriminan GPCRs fosforilados activados y cmo GPCR de enlace promueven la asociacin con la maquinaria endoctica.

Rol de las modificaciones post-traduccionales de la arrestina-beta en el trfico de GPCR:Mientras que las interacciones descritas anteriormente son importantes para la endocitosis mediada por la arrestina de los GPCRs ,las modificaciones dinmicas post -traduccionales de arrestinas - beta , incluyendo la fosforilacin , nitrosilacin , sumoilacin y ubiquitinacin tambin regulan el proceso de endoctica . Las arresitinas - beta son bsicamente fosforiladas en la col-C ( por ejemplo, Ser - 412 en la arrestina - beta 1 ) , la cual inhibe la interaccin con la maquinaria endoctica , y GPCR del enlace que promueve la arrestina beta con desfosforilacin y facilita la internalizacin del receptor . La arrestina beta 2 interacciona con xido ntrico y promueve nitrosilacin-S en Cys - 410 y realza 2 arrestinas beta en asociacin con los PCC y acelera la internalizacin de GPCR. Curiosamente, la sumoilacin de la arrestina - beta 2 se demostr recientemente, que producen en Lys -400 tras la activacin del B2AR , adems de facilitar la internalizacin. Un tema comn en cada una de estas modificaciones es cuando se producen en la arrestina - beta , la cola C - , una regin implicada en la estabilizacin de las interacciones intramoleculares y en ltima instancia, la regin que interacta directamente con la maquinaria endoctica ( Figura 2a ) .La ubiquitinacin de la arrestina - beta por la ubiquitina ligasa E3 Mdm2 parece ser un importante modificador, particularmente por la regulacin de la funcin de la arrestina . Esta modificacin es impulsada por la activacin de GPCR como se ha indicado para la primera B2AR y en ltima instancia juega un papel en la estabilizacin del complejo arrestin-beta/GPCR , aunque la arrestina - beta ubiquitinacional no parece tener un efecto directo sobre la unin al receptor . Una caracterstica interesante de esta modificacin es que los sitios de ubiquitinacionales parecen estar designados por el GPCR especfico involucrado . Por ejemplo , la unin al receptor de AT arrestina - beta promueve la ubiquitinacin de Lys - 11 y 12 en la arrestina - beta , la unin al receptor de la vasopresina V2 promueve la ubiquitinacin de Lys - 18 , 107 , 108 , 207 y 296 , y la unin a la B2AR promueve la ubiquitinacin sin un lugar especfico . La eliminacin de ubiquitina tambin es dinmica por la ubiquitinacin de arrestinas- beta ( DUBs) tales como UPS20 y USP33 en un proceso regulado por la activacin de GPCR . Es importante destacar que una cada de USP20 y USP33 HACEN 2 ubiquitinaciones de una arrestina beta, aumente la degradacin B2AR . En ltima instancia, la dinmica y la especificidad del sitio de arrestina - beta ubiquitinacional parece jugar un papel crtico en la regulacin de la estabilidad de los complejos arrestina-beta/GPCR , as como en los procesos posteriores , tales como el trfico de GPCR y de sealizacin.

Interacciones adicionales envueltas en el trfico de arrestinas-betaEl reclutamiento de arrestina - beta de ubiquitina ligasas E3 parece ser un tema comn y tambin se ha demostrado para Smurf2 , que interacta con una arrestina - beta 2 para mediar ubiquitinacin del receptor opioide mu y regular a la maduracin CCP , y AIPA4 , que interacta con arrestina - beta 1 en los endosomas tempranos y facilita la manipulacin y la degradacin del receptor de quimiocinas CXCR4 . Curiosamente, las arrestinas - beta tambin interactan directamente con la ubiquitina ligasa E3 Parkin, mientras esta interaccin hace una unin a Mdm2 de arrestinas - beta, que en ltima instancia disminuye la arrestina - beta ubiquitinacional. Por lo tanto, la funcin de arrestinas - beta como adaptadores para una variedad de ligasas de ubiquitina E3 para regular los receptores de ubiquitination y clasificacin .Las arresinas-beta tambin se unen por varias protenas adicionales que regulan el trfico de GPCR (Tabla 1) . Por ejemplo, la arrestina-beta 1 interacta con la protena de fusin N - etilmaleimida - sensible ( NSF ) de una manera dependiente de ATP y regula el trfico de B2AR . La arrestina beta- 1 interacciona con Arf6 - PIB y sus factores de intercambio de nucletidos , ARNO y EFA6 , resultados en la activacin Arf6 y la posterior regulacin de GPCR endocitosis y reciclado. La arrestina -beta1 y 2 con interaccin con el Arf GTPase de activacin de la protena AGAP2 facilita asociacin a la arrestina-beta con el B2AR y regula el reciclaje B2AR mientras que la interaccin de PIP5K - 1alfa con arrestinas - beta2 facilita la endocitosis B2AR . La interaccin de la arrestina-beta1 con el adaptador de transduccin de seales molcula-1 ( STAM - 1 ) , un componente de ESCRT - 0 , regula el CXCR4 de clasificacin mediante la regulacin de la ubiquitinacin de factor de crecimiento de hepatocitos - regulada sustrato de tirosina quinasa ( HRS ) . La arrestina - beta 1 tambin interacta con Na / H con intercambio de factor regulador 1 ( NHERF1 ) para facilitar la internalizacin receptor P2Y12 .Mientras que las arrestinas-beta regulan el trfico de muchos GPCRs, que tambin parecen funcionar como adaptador endoctico que amplia la base para regular el trfico de muchas otras protenas, incluyendo el receptor de IGF1, TGF-beta receptor tipo III, Frizzled, Notch, TRPV1, TRPV4, APH-1a, VE-cadherina y el Na / H intercambiador de NHE5. Por lo tanto, las arrestinas-beta parecen tener un amplio papel en la regulacin del trfico de muchos receptores y canales. Atrapando a protenas que contienen el dominio en el trfico de GPCREstudios recientes han revelado una familia relacionada con la arrestina-de protenas llamadas arrestinas-alfa. Las arrestinas-alfa se encuentran en todos los eucariotas, excepto las plantas y se han estudiado ms ampliamente en S. cerevisiae y mamferos. En S. cerevisiae, hay 10 miembros de la familia que fueron llamaron adaptadores relacionados con la trata arrestina-(ART 1-10) que se han demostrado que desempean un amplio papel en la regulacin del trfico de varios transportistas. No se ha reportado un papel potencial para ARTs en el trfico de GPCR.En los mamferos, hay 6 arrestinas-alfa , llamados ARRDC1-5 y la protena tiorredoxina los cuales interactan ( TXNIP ) . Si bien ha habido relativamente pocos estudios que caracterizan a un papel de las protenas en la regulacin del trfico ARRDC GPCR , ARRDC3 fue identificado en una pantalla para protenas implicadas en la regulacin de la degradacin B2AR . Este estudio inform del ARRDC3 que interacta con el B2AR de una manera contra - dependiente en la membrana plasmtica y sirve como un adaptador para facilitar mediada por Nedd4 ubiquination y la degradacin de B2AR. Por otra parte, los motivos de la mutacin de PPxY en ARRDCC3 interrumpen a la interaccin con Nedd4 y ubiquitinacin B2AR atenuada y la degradacin . Caracterizacin de un nocaut ARRDC3 revel un papel para ARRDC3 en el metabolismo y sugiri que la interaccin con el ARRDC3 B2AR y B3AR juega un papel en este proceso. Un estudio adicional confirm la capacidad de ARRDC3 a coinmunoprecipitar con el B2AR y prob que las ARRDC3 media B2AR ubiquitinatio. Estos autores tambin mostraron que el receptor de la vasopresina V2 co - inmunoprecipit con ARRDC4 . Mientras que estos resultados son interesantes , un estudio ms reciente inform que la sobreexpresin o el agotamiento de ARRDC3 no afectaron a la ubiquitinacin , internalizacin o degradacin de la B2AR . Estos autores encontraron que ARRRDC3 , junto con ARRDC2 y ARRDC4 , localizada en los endosomas tempranos, proponen que estas protenas sirven como adaptadores secundarios para reclutar el complejo B2AR/arrestina-beta/Nedd4 internalizado a un subconjunto de los endosomas tempranos . Por lo tanto , las protenas ARRDC parecen regular el trfico de GPCR aunque los mecanismos detallados permanecen para ser completamente diseccionados ( Figura 1 ) .

Las arrestinas-alfa son estructuralmente relacionadas con la visn de arrestinas-betaMientras que las arrestinas-alfa solo tiene un 11-15% de cido de amino homolgico con las arrestinas-beta, modelando as estudios que sugieren que las arrestinas-alfa contienen una estructura que consiste en un dominio N y un dominio C parecido al de la arrestina y una cola C extendida. Una estructura parcial reciente del dominio terminal N de TXNIP aparenta ser muy estructuralmente similar al Vps26 , un componente del retromer que que tambin adopta la estructura de la arrestina, mas que la de las arrestinas beta. Mientras esto permanece establecido si las arrestinas alfa estn estructuralmente relacionadas alas arrestinas beta, un anlisis de secuencia sugiere algunas fundamentales diferencias entre estas familias protenicas que podran diferenciar sus funciones. Primero, las arrestinas alfa aparentan carecer de un nucleo polar, el cual normalmente mantiene a las arretinas beta en una conformacin basal y crucial para sus actividades de recepcin fosfosensoriales y liberacin de la cola C sobre la cadena de receptores. La falta de un nucleo polar podra sugerir que las arrestinas alfa no serian sensibles al estado de fosforilizacin de un GPCR o al menos no de una manera similar a las arrestinas beta. Otro modelo de distincin de las arrestinas alfa , excepto por las ARRDC5 , es de que estos contienen 2 motivos PPXY en una extendida cola C. Los motivos PPXY pueden interactuar con los dominiios WW que son comnmente encontrados en los ligamentos de ubicacin E3, y descrito con mas detalle abajo. Los ARRDGs interactan con un nuymero de enlaces de ubicacin E3.LOCALIZACION E INTERUACCION DE ARRDC.Mientras los ART estn principalmente presentes en en el citosol, la locacin celular difiere entre los ARRDCs. La TXNIP est principalmente localizada en el ncleo miestras el ARRDC 2, 3, 4 estn generalmente localizados en la membrana plasmtica y en las vesculas endocticas. Se ha reportado que la ARRDC-1 est localizada en la membrana plasmtica o en la punta intracelular. Es importante que se note que la mayor de estas observaciones ha sido hecha a partir del estudio de las ARRDCs que se notaron en las lneas de clulas heterolgicas. Adems, sera importante caracterizar la localizacin de los ARRDCs endgenos.Similar a las arrestina-beta, las ARRDC aparentan interactuar con otras protenas y por lo tanto funcionan como adapatadores. Estas incluyen interacciones con varios dominios HET con ligasas de ubiquitina E3 as como la WWP1, WWP2, Nedd4 y el ITCH/Aip4 , a travs del dominio WWP1 en la ligasa y en los motivos PPXY sobre el ARRDC. Similarmente, muchos ARRDC interactan con componentes de maquinaria ESCRT. Por ejemplo, la ARRDC-1 interacta con ALIX y VPS4, ESCRT-i y ESCRT-III protenas asociadias, respectivamente, y TSG 101, un componente de el complejo ESCRT-1. La eliminacin de la cola-C del ARRDC-1 suprime la interaccin con el ALIX y el TSG 101 pero no afecta la interaccin VPS4, la ARRDC-2 tambin interacta con ALIX mientras la ARRDC3 interacta con ALIX y HRS, un componente del complejo ESCRT-0 y la mutacin de sus motivos PPXY o la eliminacin de la cola-C interrumpe estas interacciones. Estas observaciones sugieren un rol para los ARRDC en regular el trfico a travs de su habilidad para interactuar con la maquinaria ESCRT-0.Estudios recientes tambin sugieren que los ARRDCs heterodimizan con las arrestinas-beta. Por ejemplo, se sobreexpres que las ARRDC-3 y las ARRDC-4 aparentan inmuno-precipitarse con las arrestinas-beta endgenas independientes de la activacin del receptor.En adicin, las ARRDC-1 han sido mostradas para formar un heterodimer con las arresinas-beta, interactuar con Notch e Itch (AIP4), y junto con las arrestinas-beta, regular la ubiquitinacin y degradacin del Notch. Hay una sobre-expresin que un ARRDC1 PPXY mutante inhibi en Itch y mediado la ubiquitinacin y degradacin del Notch y tambin conllev al considerable elemento en la interaccin Notch/arrestina-beta, presuntamente debido a la insuficiencia de degradacin del Notch.ConclusionesEl clan arrestina ahora puede ser abiertamente dividido en 3 estructuralmente similares sub-grupos: los visulaes y las arrestinas-beta, las arrestina-alfa y las protenas VPS26. Estas protenas aparentan funcionar de una manera amplia como adaptadores para modular la interaccin protena/protena y una clase de receptores. Una visin mecanstica de las arrestinas-beta sugiere que este proceso est inicialmente conducido por los cambios conformados que ocurren en el enlace GPCR que llevan a las interacciones de arrestina-beta con la maquinaria endoctica. Mientras que el rol de las arrestinas-alfa en el trfico GPCR no han sido bien definidos, es evidente que las arrestinas-alfa tambin pueden funcionar como adaptadores para las ligasas de ubiquitina E3 y la maquinaria ESCRT. Ser importante hacer una diseccin profunda del desarrollo entre las arrestinas-alfa y las arrestinas-beta en el regulamiento de trfico de GPCR as como ganar una visin estructural adicional extra en las varias interacciones que modulas estas funciones.