Déglycosylation par traitement enzymatique

Deux types de traitements enzymatiques déglycosylants ont été utilisés:

i) Le traitement à l'endoglycosidase H clive les chaînes sucre riches en mannoses et permet d'identifier les formes immatures core-glycosylées, généralement localisées dans le réticulum endoplasmique (Figure 35). A la suite de ce traitement, seule la bande migrant à 85 kDa a vu sa mobilité électrophorétique changer. Désormais elle migre à une masse moléculaire apparente légèrement plus faible, à environ 82 kDa (Figure 36 A). Cette bande correspond donc vraisemblablement à une forme core-glycosylée.

ii) Le traitement par un mélange de N-glycosidase F et d'endoglycosidase F produit la coupure de la chaîne sucre entre l'asparagine et le premier résidu N-acétylglucosamine et permet d'identifier toutes les formes portant des N-glycanes. Ce traitement se traduit par le changement de la mobilité électrophorétique de toutes les bandes immunodétectées dans les ovocytes (Figure 36 B). Les bandes migrant (sans traitement enzymatique) à 85, 100 et 130 kDa, disparaissent (ou diminuent en intensité) au profit d'une bande au niveau de 80-85 kDa, dont l'intensité est plus forte comme s'il s'agissait du cumul des bandes disparues. La migration se fait donc à une masse moléculaire apparente légèrement inférieure à la masse théorique du xClC-5. Le traitement enzymatique augmente également la mobilité de la bande migrant normalement à 230 kDa: elle apparaît maintenant à 210-215 kDa. Ainsi, toutes les formes immunodétectées apparaissent N-glycosylées.

3.2. Inhibition de la glycosylation par la tunicamycine

Une deuxième approche a été mise en œuvre pour étudier la N-glycosylation du xClC-5. Nous avons utilisé la tunicamycine pour bloquer la machinerie de N-glycosylation de l'ovocyte de xénope (McDowell and Schwarz, 1988). Pour cela, les ARNc (ß) xClC-5 ont été co-injectés avec la tunicamycine dans les ovocytes. Puis, les ovocytes ont été maintenus dans un milieu contenant la tunicamycine pendant 4 jours avant d'être analysés. Deux types d'analyses successives ont alors été réalisées sur les ovocytes. Dans un premier temps, le courant à +80 mV

membrane

Golgi

réticulum

endoplasmique

Endo H sensible

Endo H résistant

Asn

Endo H

glucose

mannose

N-acétylglucosamine

Ser ou Thr

X

Figure 35: Localisation cellulaire des formes protéiques sensibles à l'endoglycosidase H.

L'endoglycosidase H clive les groupements sucre riches en mannoses caractéristiques des protéines immatures, localisées entre le réticulum endoplasmique et le compartiment trans de l'appareil de Golgi. A partir du compartiment trans les protéines matures sont résistantes à l'endoglycosidase H.

205

116

82

Endoglycosidase H

- +

A

A

205

116

82

- +

N-glycosidase F

B

Figure 36: Mise en évidence des différentes formes N-glycosylées du xClC-5 dans

l'ovocyte de xénope. A: 100 µg de protéines d'ovocytes exprimant le xClC-5 ont été soumis au traitement déglycosylant à l'endoglycosidase H, puis analysés par Western blot. Seule la bande de 85 kDa est affectée par le traitement. Elle migre désormais à 82 kDa (voir flèches). B: 100 µg de protéines d'ovocytes exprimant le xClC-5 ont été soumis au traitement déglycosylant au mélange N-glycosidase F/endoglycosidase F. Après le traitement, les bandes à 85, 105 et 130 kDa ont perdu en intensité, alors qu'une bande très intense apparaît à environ 82 kDa (voir flèches). Le signal détecté à plus de 200 kDa a également gagné en mobilité.

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a été mesuré sur chacun des ovocytes, et dans un deuxième temps l'expression du xClC-5 a été analysée par Western blot sur les mêmes ovocytes.

Deux conditions de concentration de tunicamycine ont été testées: * expérience 1: 0,2 ng de tunicamycine par ovocyte

+ 1 µg de tunicamycine par ml de milieu * expérience 2: 0,3 ng de tunicamycine par ovocyte

+ 2 µg de tunicamycine par ml de milieu

Sur les ovocytes injectés avec les ARNc (ß) xClC-5, la mesure des courants montre que le traitement à la tunicamycine produit une diminution de l'amplitude des courants (Figure 37

A). La comparaison des expériences 1 et 2 montre que cette diminution est d'autant plus forte

que les doses de tunicamycine injectées et présente dans le milieu sont élevées (Tableau 9). Sur les ovocytes contrôle, le courant est inchangé à la suite du traitement.

La Figure 37 B illustre le résultat d'un Western blot réalisé sur des ovocytes de l'expérience 2. On observe une diminution très nette de l'intensité des bandes migrant approximativement à 85, 100 et 130 kDa et l'apparition d'une bande importante entre 80-85 kDa. Aussi, dans l'expérience illustrée, il semble que la bande de masse moléculaire 230 kDa contient deux formes distinctes. Après le traitement à la tunicamycine, cette bande diminue en intensité et gagne en mobilité, mais sa migration s'effectue toujours au dessus de 200 kDa. Lors de l'utilisation de doses plus faibles de tunicamycine (expérience 1), la disparition des différentes glycoformes est moins marquée (résultat non illustré). Aucun signal n'est détecté sur les ovocytes contrôle.

Expérience 1 Expérience 2

Contrôle sans tunicamycine 65 (n=2) 117 (n=4)

Contrôle avec tunicamycine 81 (n=2) 101 (n=4)

xClC-5 sans tunicamycine 2799 (n=4) 1958 (n=12)

xClC-5 avec tunicamycine 1681 (n=4) 406 (n=12)

% d'inhibition 42 % 83 %

Tableau 9: Effet de la tunicamycine sur le courant xClC-5 dans l'ovocyte de xénope. Les

courants (nA) ont été mesurés à +80 mV, 4 jours après l'injection, sur des ovocytes contrôles ou bien injectés avec 10-15 ng d'ARNc (ß) xClC-5, traités ou non à la tunicamycine. Expérience 1: injection de 0,2 ng de tunicamycine par ovocyte + 1 µg de tunicamycine par ml de milieu. Expérience 2: injection de 0,3 ng de tunicamycine par ovocyte + 2 µg de tunicamycine par ml de milieu.

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3.3. Discussion

Les résultats des expériences de déglycosylation et des expériences avec la tunicamycine sont cohérentes et permettent de tirer plusieurs conclusions:

i) Les formes protéiques migrant approximativement à 85, 100 et 130 kDa correspondent à des formes N-glycosylées du xClC-5. En effet, ces formes disparaissent à la suite d'une déglycosylation enzymatique ou après traitement à la tunicamycine. Dans ces expériences, on observe l'apparition de la forme non-glycosylée du xClC-5 qui migre à 82 kDa. La glycoforme migrant à 85 kDa correspond à la forme core-glycosylée immature alors que les autres bandes sont probablement des glycoformes matures (fully-glycosylées).

ii) La bande migrant à 230 kDa est large et comporte apparemment différentes glycoformes. La mobilité de cette bande est accrue à la suite du traitement à la N-glycosidase F ou bien du traitement à la tunicamycine, mais sa masse moléculaire apparente reste supérieure à 200 kDa. Ceci peut être le reflet de l'association du xClC-5 avec une autre protéine. Comme la masse moléculaire apparente de ces formes est approximativement le double de la masse moléculaire du xClC-5, il est possible que cette forme corresponde à un dimère, naturel ou artéfactuel, de xClC-5. L'association en dimères a été montrée pour d'autres membres de la famille des ClC (Fahlke et al., 1996; Ludewig et al., 1996; Middleton et al., 1996).

En outre, les expériences utilisant la tunicamycine montrent de manière plus précise qu'il existe un lien entre l'expression de la protéine xClC-5 et l'apparition de la conductance anionique. La glycosylation de la protéine semble jouer un rôle fondamental dans l'établissement de l'activité canal du xClC-5. Deux interprétations sont possibles:

i) La N-glycosylation peut être importante pour l'adressage de la protéine à la membrane plasmique (Opdenakker et al., 1993). En effet, l'absence de N-glycosylation peut bloquer l'exportation de la protéine depuis le réticulum endoplasmique. Si la protéine n'est pas localisée à la membrane plasmique, la technique des double microélectrodes ne permet pas d'enregistrer l'activité électrique du canal. La technique de biotinylation des protéines membranaires pourrait être un moyen pour déterminer la présence du xClC-5 à la membrane de l'ovocyte.

ii) La N-glycosylation peut être nécessaire à l'activité canal de la protéine (Opdenakker et al., 1993). Par exemple, les chaînes sucre peuvent jouer un rôle structural pour la protéine. En leur absence, la structure tridimensionnelle de la protéine n'est pas correcte et le fonctionnement de la protéine n'est plus assuré. On pourrait tester cette hypothèse par des expériences de déglycosylation in vivo sur l'ovocyte.

205 121 tunicamycine - + - + contrôle xClC-5 kDa 0 1000 2000 3000 sans

Tunicamycine Tunicamycineavec Expérience 1 : injection de 0.2 ng tunicamycine par ovocyte

+ 1 µg tunicamycine dans le milieu

0 1000 2000

sans

Tunicamycine Tunicamycineavec Expérience 2 : injection de 0.3 ng tunicamycine par ovocyte

+ 2 µg tunicamycine dans le milieu

A

B

Figure 37: Effet du traitement à la tunicamycine sur le courant xClC-5 (A) et

sur la N-glycosylation du xClC-5 (B) dans l'ovocyte de xénope. A: courants mesurés à +80 mV sur des ovocytes contrôle (bleu) et des ovocytes exprimant le xClC-5 (rouge), avec ou sans les traitements indiqués, pendant 3 jours. B: analyse par Western blot d'ovocytes contrôle et d'ovocytes exprimant le xClC-5 ayant subi (+) ou non (-) l'expérience 2 décrité en A.

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En bref, nous avons montré l'existence de différentes formes N-glycosylées de la protéine xClC-5, lorsqu'elle est exprimée dans l'ovocyte de xénope. On distingue au moins une forme core-glycosylée (immature) et deux formes fully-glycosylées (probablement matures). La N-glycosylation de la protéine intervient dans l'établissement de l'activité canal dans l'ovocyte de xénope.

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