Open Access

Magda Galovic

• Clathrin-mediated endocytosis (CME) involves spatially and temporally restricted molecular dynamics. Although protein kinases and the actin cytoskeleton contribute to the process, whether and how functions of kinases and actin are integrated remains unknown. Here, we demonstrate that neural Wiskott-Aldrich syndrome protein (N-WASP) and protein kinase CK2 form a complex and localize on clathrin-coated vesicles (CCVs). N-WASP binds to and is phosphorylated by CK2, thereby reducing the kinase activity of CK2. By contrast, N-WASP-promoted actin polymerization is decreased upon both phosphorylation and binding of CK2. Knockdown of N-WASP and CK2, alone or in combination, results in impaired endocytosis of epidermal growth factor (EGF) and increased cell-surface levels of EGF receptor (EGFR). In order to rescue the phenotype of N-WASP-CK2 knockdown cells, both N-WASP and CK2 activities and abilities to assemble in a complex are required. In summary, this study shows that the N-WASP-CK2 complex integrates in a single circuit different activities contributing to CME of EGFR and that the interplay between the two proteins optimizes this process.
• Endozytose beschreibt die Bildung neuer interner Membranen aus der Plasmamembran. Sie ist einer der wichtigsten zellulären Prozesse und an der Nährstoffaufnahme, zellulären Signaltransduktion, Herunterregulation von Rezeptoren, Zellwachstum und -differenzierung, und am Eintritt von Pathogenen in Zellen beteiligt ist [1]. Jeder endozytische Vorgang wird mit der Bildung einer eingestülpten Struktur aus der Plasmamembran eingeleitet. Diese Einstülpungen, die mit einem Clathrin-Mantel ausgekleidet sind, kennzeichnen den Prozess der Clathrin-vermittelten Endozytose (CME – clathrin-mediated endocytosis). Die wichtigsten Schritte der Clathrin-vermittelten Endozytose in Säugetierzellen sind Rekrutierung und Akkumulation der Cargo-Proteine an den Clathrin-ummantelten Strukturen und die selektive Aufnahme der Nährstoffe und der Signalmolekülen aus dem extrazellulären Kompartiment [2]. Zusammen mit Adapter- und Hilfsproteinen bildet Clathrin einen Clathrin-Mantel, der die Größe und Form von Clathrin-ummantelten Gruben (CCP – clathrin-coated pit) kontrolliert [3; 4]. Die dynamische Regulation des Clathrin-Mantels ist von essentieller Bedeutung für die nachfolgenden Schritte des endozytischen Prozesses, deren Endresultat die Fission und die Bildung von Clathrin-ummantelten Vesikeln (CCVs – clathrin-coated vesicles) ist [5]. Die Clathrin-Mantel-assoziierten Proteine modifizieren die funktionellen und strukturellen Eigenschaften des Mantels und generieren die treibende Kraft während der CCV-Biogenese. Aktindynamik [6; 7] und reversible Phosphorylierung von endozytischen Proteinen [2; 5; 8] gelten als wichtig für die korrekte Ausführung der Clathrinvermittelten Endozytose. Es wird vermutet, dass Aktindynamik in mindestens drei unabhängigen Schritten der Clathrin-vermittelten Endozytose eine wichtige Rolle ausübt: Aktin bildet das Gerüst für die Rekrutierung der endozytischen Maschinerie während der Bildung von CCVs. Aktinpolymerisierung kann die Kraft für Verengung und/oder Fission von CCVs bereitstellen. Aktin kann die neu abgeschnürten Vesikel von der Plasmamembran abstoßen [9]....