Endocitosis mediada por lipid-rafts/caveolas

La membrana plasmática no es un entorno con una composición homogénea continua, sino que contiene microdominios lipídicos también denominados balsas lipídicas (lipid-rafts) (Simons y Ikonen, 1997). Los lipid-rafts se caracterizaron inicialmente como porciones de la membrana plasmática insolubles a bajas temperaturas (4º C) en detergentes no iónicos (Chamberlain, 2004). Se trata de dominios con un alto contenido en colesterol, glicoesfingolípidos y proteínas ancladas a glicofosfatidilinositol (GPI), proteínas modificadas con grupos mirístico y palmítico, y proteínas transmembrana (Jacobson et al., 2007). También se encuentran en las membranas intracelulares (Rajendran y Simons, 2005). Los lipid-rafts no definen en si mismos una ruta endocítica específica, sino que múltiples mecanismos endocíticos pueden internalizarlos, incluyendo vesículas revestidas de clatrina (Chinnapen et al., 2006; Martín-Belmonte et al., 2003; Rollason et al., 2007; Stoddart et al., 2002). Entre los mecanismos endocíticos responsables de internalizar lipid-rafts podemos encontrar dos independientes de clatrina. Uno son las caveolas (Fig. 1 C y D), y el otro no ha sido denominado con ningún nombre específico, y es comúnmente referido como endocitosis mediada por lipid-rafts (Fig. 1 E y F) (Pelkmans, 2005). Ambas rutas pueden considerarse variantes de una ruta común más amplia denominada lipid-raft/caveola (Marsh y Helenius, 2006; Nabi y Le, 2003).

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2.2.2.1 Caveolas

Las caveolas fueron descritas como invaginaciones de la membrana plasmática (Palade, 1953). El término caveola hace referencia a su parecido a pequeñas cuevas (Yamada, 1955). Se han definido como invaginaciones de la membrana con forma de matraz (flask-shaped), de 60 – 80 nm de diámetro, que pueden aparecer solas o interconectadas entre si y carecen de revestimiento citoplasmático al contrario que las fosetas revestidas de clatrina (Parton y Simons, 2007), aunque es posible distinguir un suave recubrimiento estriado en su cara citoplasmática (Richter et al., 2008; Rothberg et al., 1992). Se encuentran en la membrana plasmática de gran variedad de tipos celulares y tejidos, pero no en todos (Thomas y Smart, 2008). Actualmente, además de por los criterios morfológicos citados anteriormente, las caveolas se definen como una especialización dentro de los lipid-rafts, caracterizada por la presencia de una proteína denominada caveolina (Parton y Simons, 2007; Rothberg et al., 1992). Las caveolinas son una familia de proteínas integrales de membrana (21 - 24 kDa) con tres miembros: caveolina-1 (Kurzchalia et al., 1992), caveolina-2 y caveolina-3 (Tang et al., 1996). Las caveolinas 1 y 2 son abundantes en células no musculares, mientras que la caveolina-3 se encuentra en el músculo esquelético y en algunas células de músculo liso (Tang et al., 1996; Way y Parton, 1995). Las tres caveolinas presentan los extremos amino (N) y carboxilo (C) terminal en el citoplasma, unidos por un largo dominio intramembrana en forma de horquilla. La caveolina-1 se une a moléculas de colesterol (Murata et al., 1995) y está modificada por la unión de ácido palmítico en su C-terminal (Dietzen et al., 1995). La asociación física de las caveolinas con los lipid-rafts hace que la reducción del contenido de colesterol de la membrana plasmática origine que las caveolas se aplanen y desaparezcan (Rothberg et al., 1992). De esta manera, la extracción de colesterol de la membrana mediante tratamientos farmacológicos se ha utilizado como una herramienta básica a la hora de caracterizar ligandos que son internalizados vía lipid-raft/caveola. Sin embargo, la extracción de colesterol no afecta exclusivamente a esta ruta, y puede tener efectos sobre la ruta mediada por clatrina (Rodal et al., 1999; Subtil et al., 1999).

La formación de caveolas implica la oligomerización de la caveolina y su asociación con los microdominios ricos en colesterol (Bauer y Pelkmans, 2006). Los oligómeros de caveolina se ensamblan en el complejo de Golgi, y no parece que se formen de novo en la superficie celular (Tagawa et al., 2005), sugiriendo un modelo de caveolas preformadas que cicla entre el Golgi y la membrana plasmática, regulado por quinasas celulares (Coyne y Bergelson, 2006; Pelkmans y Zerial, 2005; Shajahan et al., 2004). La fosforilación por quinasas de la familia Src (quinasas de tirosina del virus de Sarcoma de Rous) de la tirosina 14 de la caveolina-1 está implicada en la internalización de caveolas (Coyne y Bergelson, 2006; del Pozo et al., 2005). Formas de la

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caveolina-1 mutada en esta posición actúan como dominantes negativos e impiden la internalización de caveolas (Coyne y Bergelson, 2006; del Pozo et al., 2005). En la internalización de virus a través de caveolas también juegan un papel importante la proteína quinasa C (PKC) (Pietiäinen et al., 2004) y la actina (Coyne y Bergelson, 2006; Pelkmans et al., 2002), aunque también se han descrito rutas independientes de actina (Pietiäinen et al., 2004). La fisión de las caveolas de la membrana plasmática es dependiente de la actividad de la dinamina (Fig. 1C) (del Pozo et al., 2005; Henley et al., 1998; Oh et al., 1998; Pelkmans et al., 2002; Pietiäinen et al., 2004), aunque también se han identificado caveolas internalizadas sin requerir la actividad de la dinamina (Fig. 1D) (Coyne y Bergelson, 2006). Las caveolas internalizadas fusionan con un orgánulo citoplasmático denominado caveosoma, rico en caveolina y, a diferencia de los endosomas, con pH interno neutro (Pelkmans et al., 2004; Pelkmans et al., 2001; Pelkmans et al., 2002). Desde los caveosomas, los ligandos son distribuidos hacia el Golgi, la membrana plasmática, el retículo endoplasmático, y los endosomas tempranos. Las caveolas internalizadas también pueden fusionar con endosomas tempranos de una manera dependiente de Rab5 (Pelkmans et al., 2004). De esta manera, existen virus que son internalizados mediante caveolas y a continuación pueden ser dirigidos hacia la ruta endosomal (O'Donnell et al., 2008; Pelkmans et al., 2004; Smith et al., 2008).

2.2.2.2 Endocitosis mediada por lipid-rafts (no caveolas)

Dentro de esta categoría se engloban los mecanismos de internalización dependientes de la función de lipid-rafts, pero independientes de caveolina (Fig. 1 E y F). El ecovirus 1 puede ser internalizado en vesículas negativas para caveolina de una manera dependiente de dinamina (Fig. 1E), y a continuación es translocado a los caveosomas (Marsh y Helenius, 2006). El virus de simio 40, en células sin caveolina es internalizado mediante una ruta dependiente de lipid-rafts e independiente de caveolas y dinamina (Fig. 1F), dentro de un orgánulo similar a los caveosomas (con pH neutro interior pero sin caveolina). A continuación, es transportado hacia el retículo endoplasmático (Damm et al., 2005). Se han descrito otros ejemplos de rutas basadas en lipid- rafts que son independientes de caveolas, aunque por el momento no se han asociado a la entrada de virus (Glebov et al., 2006; Mayor y Pagano, 2007).

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