Adaptorprotein –Komplexe

Adaptorproteinkomplexe (engl. adaptor protein complexes; von lat. adaptare = anpassen), abgekürzt AP-Komplexe, sind ubiquitär exprimierte Proteinkomplexe die in allen Säugetieren vorkommen. Adapterproteine sind für die Bildung der Clathrin-umhüllten Vesikel (clathrin coated vesicle) essenziell und sind neben Clathrin die häufigsten Proteine in den Clathrin-Vesikeln.

Adapterproteine vermitteln die Bindung von Clathrin an Membranen. Weiterhin können sie durch verschiedene weitere Bindungsdomänen aber mit einer Vielzahl von akzessorischen und regulatorischen Proteinen interagieren.

Alle Adaptoren haben eine sehr charakteristische Struktur, die unter dem Elektronenmikroskop an einen Kopf mit langen Ohren erinnert.  Die einzelnen Untereinheiten werden Adaptine genannt. Mit ihren vielen Bindungs- und Interaktionstellen sind diese Proteinkomplexe Organisationszentren der Clathrin vermittelten Endozytose: Sie verbinden das Gerüstmolekül Clathrin mit den Membranen, binden bestimmte Frachtmoleküle und rekrutieren einen Schwarm von Helfermolekülen an die Orte der Vesikelbildung

Bisher konnten vier heterotetramere (bestehen jeweils aus je vier unterschiedlichen Polypeptiden) Adaptorproteinkomplexe identifiziert werden.

• Diese Komplexe, AP-1 bis AP-4, binden an die schweren Ketten des Clathrins, an Membranlipide sowie Membranproteine und vermitteln dadurch die Clathrin-Bindung an Membranen.
• AP-1 vermittelt die Bildung von „Clathrin-coated vesicles“ (CCV) am trans-Golgi-Netzwerk (TGN), dem letzten Kompartiment des Proteinsyntheseapparates im sekretorischen Transportweg.
• AP-2 vermittelt die Bildung von Clathrin-coated Vesikel an der Plasmamembran. AP2 Ist ausschließlich an der Plasmamembran lokalisiert und vermittelt dort die Internalisierung von Membranproteinen.
• Für AP-3 ist eine direkte Clathrin Bindung nachgewiesen. Für AP1und AP4 konnten ähnliche Transport- und Sortierungsfunktion am TGN und/oder den Endosomen gezeigt werden.
• AP4 besitzt als einziger Vertreter der heterotetrameren Adaptorkomplexe keine typische Clathrin-Box-Sequenz, weshalb die Beteiligung von AP4 an der Bildung von CCVs umstritten ist.

Die zweite große Untereinheit der Adaptorkomplexe weist den geringsten Homologiegrad (~25%) auf  und wird aus historischen Gründen entsprechend in der Reihenfolge ihrer Entdeckung bei AP-1 mit gamma bezeichnet, bei AP-2 mit alpha, bei AP-3 mit delta und bei AP-4 mit epsilon. Die beiden kleineren Proteine, mittlere Untereinheiten werden mit u und sigma bezeichnet.

Neben den 4 ubiquitär exprimierten  Adaptorkomplexen gibt es noch zwei weitere gewebespezifisch exprimierte Varianten: AP1B in Epithelzellen und AP3B in neuronalen Zellen. Außerdem wurden mehrere Isoformen sowie Splicevarianten von AdaptorUntereinheiten identifiziert, deren Funktion derzeit größtenteils unbekannt ist.

Das Fehlen einzelner Untereinheiten von APs hat je nach Organismus weitreichende Konsequenzen. Der knock-out einzelner Untereinheiten von AP1, AP2 oder AP4 in der Maus ist letal

Eine Funktionsstörung von AP-Komplexen ist mit einer Vielzahl von Erbkrankheiten verbunden, darunter:

• MEDNIK-Syndrom (geistige Behinderung, Enteropathie, Taubheit, periphere Neuropathie, Ichthyose und Keratodermie)
• Fried-Syndrom (verzögerte psychomotorische Entwicklung, Hydrozephalus und faciale Dysmorphien) 
• HPS-Syndrom (Hermansky-Pudlak-Syndrom)
• HSP-Paraplegie (hereditäre spastische Paraplegie).

1. Bretscher A et al. (2000) ERM-Merlin and EBP50 protein families in plasma membrane organization and function. Annu Rev Cell Dev Biol 16: 113-143.
2. Bretscher A et al. (2002) ERM proteins and merlin: integrators at the cell cortex. Nat Rev Mol Cell Biol 3: 586-99.
3. Tsukita S et al. (1997) ERM proteins: head-to-tail regulation of actinplasma membrane interaction. Trends Biochem Sci 22: 53-58.