Membrane-trafficking events. Membranes are deformed into buds, and subsequently vesicles, by protein coats that dissociate after vesicle formation. The assembly/disassembly of the coatomer-protein-(COP)I coat is linked to the GTP/GDP cycle of the small G-protein Arf1, which specifically interacts with COPI. COPI-coat disassembly is triggered by the GTPase-activating protein ArfGAP1, which catalyses the hydrolysis of the GTP that is bound to Arf1. But what controls the timing of this event?

COPI

Авт. ранее предположили, что рыхлая упаковка липидов — подобная той, что в наружном листке почки (bud) — способствует взаимодействию между Arf1-GTP и ArfGAP1. Если это действительно так, то активность ArfGAP1 д. варьировать, когда Arf1–GTP ассоциирована с липосомами разных радиусов, но идентичного липидного состава. Они препарировали такие липосомы и отслеживали изменеия флюоресценции триптофана, которое происходит в результате перехода от Arf1–GTP to Arf1–GDP , авт. установили, что чем меньше радиус липосом — и чем более искривлена их мембрана — тем быстрее инактивируется Arf1.

Но влияет ли непосредственно изогнутость на разборку COPI-оболочки? Antonny и др. использовали свето-рассеивающий assay, который позволил им наблюдать три последовательных сигнала, которые соответствуют добавлению GTP, затем COPI и затем ArfGAP1 в минимальную систему. Сигналы отражают привлечение Arf1–GTP в липосомы (небольшое повышение свето-рассеяния), привлечение COPI в липосомы (большое увеличение) и ArfGAP1-индуцированную разборку COPI-оболочки (снижение сигнала до первонального уровня). Они использовали этот подход к липосомам уменьшающихся радиусов и установили, что в то время как COPI оболочка на крупных липосомах довольно резистентна к ArfGAP1, оболочка малых липосом диссоциирует в течение секунд после добавления каталитического количества ArfGAP1.

Ионные комплексы между fluoride и aluminium (AlF_x) м. имитировать γ-фосфатную группу, предназначенную для гидролиза, а взаимодействие между AlF_x и Arf1 нуждается в ArfGAP1. В присутствии AlF_x, продуцируются стабильные COPI-покрытые пузырьки. Итак, Antonny и др. решили, что стабилизирующий эффект AlF_x на COPI м.б. результатом стабильного взаимодействия между Arf1–GDP, AlF_x и ArfGAP1, которое, в свою очередь, м. зависеть от изогнутости мембраны. Они тестировали эту гипотезу, испоьзуя light-scattering assay, плученные результаты показали, что если мембрана достаточно искривлена, то AlF_x стабилизирует четвертичный комплекс Arf1–GDP, ArfGAP1 и COPI, это предупреждает разборку COPI-оболочки. Более того, их данные позволили сделать заключение, что активность ArfGAP1 зависит от того, м. он или нет проникать в COPI-coat-facing листок мембраннго бислоя, чтобы достичь своего субстрата, Arf1–GTP.

Antonny и др., предложили модель, согдасно которой "...the remarkable sensitivity of ArfGAP1 to membrane curvature determines a spatial and temporal programme for GTP hydrolysis in a COPI bud". COPI полимеризация, чтобы сформировать оболочку увеличивает искривлённость мембраны, которая в конечном итоге позволяет ArfGAP1 достичь и гидролизовать Arf1–GTP. Уменьшение Arf1–GTP в оболочке, по-видимому, компенсируется за счёт увеличения взаимодействий между субъединицами COPI-оболочки, т.к. оболочка становится более округлой. Однако Arf1–GTP на уплощённом крае почки недоступен для ArfGAP1. Он м. , следовательно, помочь удерживать COPI оболочку в метастабильном состоянии, так что она м. разбираться как только произойдет расщепление мембраны.