Constraints and frustration in the clathrin-dependent endocytosis pathway.

ABSTRACT

Clathrin-dependent endocytosis is the major pathway for the entry of most surface receptors and their ligands. It is controlled by clathrin-coated structures that are endowed with the ability to cluster receptors and locally bend the plasma membrane, leading to the formation of receptor-containing vesicles budding into the cytoplasm. This canonical role of clathrin-coated structures has been repeatedly demonstrated to play a fundamental role in a wide range of aspects of cell physiology. However, it is now clearly established that the ability of clathrin-coated structures to bend the membrane can be disrupted. In addition to chemical or genetic alterations, many environmental conditions can physically prevent or slow membrane deformation and/or budding of clathrin-coated structures. The resulting frustrated endocytosis is not only a passive consequence but serves very specific and important cellular functions. Here we provide a historical perspective as well as a definition of frustrated endocytosis in the clathrin pathway before describing its causes and many functional consequences.

L'endocytose dépendante de la clathrine est la principale voie d'entrée de la plupart des récepteurs de surface et de leurs ligands. Elle est contrôlée par les structures recouvertes de clathrine qui sont dotées de la capacité de regrouper les récepteurs et de courber localement la membrane plasmique, entraînant la formation de vésicules contenant les récepteurs et bourgeonnant dans le cytoplasme. Ce rôle canonique des structures recouvertes de clathrine a été démontré à de nombreuses reprises comme jouant un rôle fondamental dans des aspects très divers de la physiologie cellulaire. Cependant, il est maintenant clairement établi que la capacité des structures recouvertes de clathrine à courber la membrane peut être perturbée. Outre des altérations chimiques ou génétiques, de nombreuses conditions environnementales peuvent physiquement empêcher ou ralentir la déformation de la membrane et/ou le bourgeonnement des structures recouvertes de clathrine. L'endocytose frustrée qui en résulte n'est pas seulement une conséquence passive mais remplit des fonctions cellulaires très spécifiques et importantes. Nous proposons ici une perspective historique ainsi qu'une définition de l'endocytose frustrée dans la voie de la clathrine avant de décrire ses causes et ses nombreuses conséquences fonctionnelles.