ARNm PROK2 L ARNm PROK1
Exon 1
Exon 2
Exon 3
Chromosome 1p21Gène prok1
Exon 1
Exon 2
Exon 3
Exon 4
ARNm PROK2
Chromosome 3p21
Gène prok2
Cette nouvelle famille de peptides est impliquée dans de nombreuses fonctions biologiques. Quelques années après, les homologues de Bv8 et MIT-1 ont été identifiés dans les sécrétions de peau d’autres amphibiens, de lézards, de poissons des espèces de Takifugu, de souris, de rats, de bovins, et de singes (Negri et al. 2007).
B. Les gènes des prokinéticines
Le gène prok1 qui code pour la prokinéticine-1 (PROK1) chez l’homme est localisé sur le chromosome 1 en 1p21. Il est composé de trois exons, sans épissage alternatif connu. Le gène prok2 qui code pour la prokineticine-2 (PROK2) se situe sur le chromosome 3 en 3p21.1, et est composé de quatre exons. Il donne deux protéines matures : PROK2 (exon 1,2, et 4), et une seconde forme PROK2L (exons 1, 2, 3, et 4) (voir figure 38). Les promoteurs de prok2 humain et murin sont hautement conservés, suggérant une régulation transcriptionnelle similaire, alors que les promoteurs de prok1 ont divergé, suggérant une spécificité dans la régulation transcriptionnelle de ces deux gènes (Bullock et al. 2004, LeCouter et al. 2003a, LeCouter et al. 2003b).
C. Les protéines des prokinéticines
PROK1 est constituée de 86 acides aminés, dont 10 cystéines, avec une masse moléculaire relative de 8,6 kDa. Son ADNc code pour une protéine de 105 acides aminées, dont 19 correspondent au peptide signal. PROK2 est composée de 81 acides aminés, et la seconde forme, PROK2L, de 102 acides aminés (voir figure 39). Les séquences protéiques de PROK1 et PROK2 présentent 44% d’identité environ (Maldonado-Perez et al. 2007). Toutes les protéines de cette famille possèdent une séquence hexa-peptidique identique en N-terminale : AVITGA. Elle est essentielle pour leurs activités biologiques et leurs liaisons aux récepteurs PROKR1 et PROKR2. Ces quatre premiers acides aminés N-terminaux (AVIT) ont été utilisés pour nommer cette famille de protéines (Kaser et al. 2003). Les prokinéticines possèdent également 10 cystéines constituant les 5 ponts disulfures (voir figure 39).
De façon intéressante, des protéines possédant de fortes homologies structurales avec les prokinéticines, et appartenant à la famille MIT-like atracotoxin (ACTX) ont été découvertes chez les invertébrés. Elles ont été trouvées entre autres dans le venin des araignées de genre
Hadronyche (Szeto et al. 2000, Wen et al. 2005), le système des allomones chez les cnidaires (Sher et al. 2005) et dans les hémocytes15 de la crevette (Soderhall et al. 2005). Ces protéines ont perdu la séquence AVITGA en N-terminale, et sont incapables d’activer les récepteurs de mammifères des prokinéticines. Les similarités entre les prokinéticines de différentes espèces sont particulièrement importantes dans les régions N-terminales et centrales. Les différences majeures de ces protéines sont retrouvées dans les régions C- terminales (voir figure 39), où une conservation modérée de cette partie est tolérée pour le maintien de l’activité des prokinéticines (Bullock et al. 2004). En 1998, la structure tridimensionnelle de MIT-1 a été identifiée par résonance magnétique nucléaire (RMN) (Boisbouvier et al. 1998). Les dix cystéines sont particulièrement importantes pour la conformation des prokinéticines et leurs propriétés biochimiques. Les cinq ponts disulfures présents chez MIT-1 et PROK1 sont similaires à ceux retrouvés chez la colipase16 des mammifères (voir figure 40), mais cette homologie structurale ne se répercute pas au niveau fonctionnel puisque les prokineticines ne stimulent pas l’activité de la lipase pancréatique (Boisbouvier et al. 1998, Kaser et al. 2003).
Ces ponts disulfures sont essentiels pour l’activité car un mauvais repliement de protéines recombinantes ou des mutations dans les cystéines donnent des protéines incapables d’activer les récepteurs des prokinéticines (Bullock et al. 2004). Les prokinéticines sont des protéines très basiques, avec un pI (point isoélectrique) calculé de 8,65 pour PROK1, 8.85 pour PROK2, et 10,68 pour PROK2L. De nombreuses protéines sécrétées comme les cytokines et les chémokines sont également très basiques, et interagissent avec la matrice extracellulaire. PROK1 se lie avec une grande affinité à l’héparine, d’où la possibilité que les prokinéticines puissent être régulées par séquestration dans le compartiment extracellulaire in vivo (LeCouter et al. 2001).
14 système de défense composé de neurotoxines chez les anémones de mer et les hydres 15 phagocytes des invertébrés
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Figure 41 : Structure d'un RCPG avec les sept hélices alpha transmembranaires. L'extrémité amino- terminale (NH2) de la protéine est extracellulaire. L'extrémité carboxy-terminale (COOH) est
intracellulaire. On peut observer 3 boucles extracellulaires (nommées E1, E2 et E3) et 3 boucles intracellulaires (I1, I2 et I3). Ces protéines peuvent être sujettes à des modifications post-traductionnelles,
de type N-glycosylation, acylation par des composés lipidiques (formant parfois une pseudo-quatrième boucle intracellulaire (I4), formation de ponts disulfures entre les chaînes latérales de 2 résidus de
cystéines. Schéma de http://rcpg.chez.com/images/structrcpg1.jpg
Figure 42 : Alignement des séquences protéiques des récepteurs humains PROKR1 et PROKR2. Les rectangles gris indiquent les acides aminés identiques. La flèche montre la jonction des deux exons dans la séquence codante. Les séquences transmembranaires des récepteurs sont identifiées par des cadres
D. Les récepteurs des prokinéticines
Plusieurs équipes ont identifié simultanément les récepteurs des prokinéticines chez les mammifères (Lin D. C. et al. 2002a, Masuda et al. 2002, Soga et al. 2002). Les prokinéticines exercent leurs fonctions biologiques en se liant à deux RCPG, le récepteur 1 des prokinéticines, PROKR1, et le récepteur 2 des prokinéticines, PROKR2 (voir figure 41). PROKR1 et PROKR2 partagent environ 85% d’acides aminés identiques et montrent des différences majeures dans le domaine N-terminal (voir figure 42) (Lin D. C. et al. 2002a, Masuda et al. 2002). Leurs séquences sont presque identiques pour les domaines transmembranaires, suggérant une similitude dans leurs mécanismes d’activation (Maldonado-Perez et al. 2007). Les gènes correspondant à PROKR1 et PROKR2 sont localisés respectivement en 2q14 et 20p13 chez l’homme, indiquant que ces deux RCPG sont codés dans le génome humain par des gènes indépendants (Kaser et al. 2003, Lin D. C. et al. 2002a). Les deux gènes prokr1 et prokr2 sont composés de deux exons chacuns, codant pour 393 acides aminés pour PROKR1, et pour 384 acides aminés pour PROKR2 (Soga et al. 2002).