Désassemblage du complexe d’import

RanGTP nucléaire dissocie le complexe d’import cargo/importine et impose de ce fait la

directionnalité dans le processus de transport. La diffusion rapide du complexe

cargo /importine au sein des CPN (Yang and Musser, 2006) maintient un équilibre

rapide à travers le CPN; le déplacement du complexe du côté nucléaire du CPN par sa

dissociation par RanGTP aura comme conséquence un écoulement net du complexe

cargo /importine du cytoplasme au noyau. En effet, bien que l'énergie thermique

(mouvement brownien) permette au cargo de se lier à l'importine et de diffuser à travers

le CPN, le cargo ne peut pas retourner dans le cytoplasme après qu'il se soit dissocié de

son importine dans le noyau. Ainsi, RanGTP dirige le mouvement brownien du

complexe cargo/importine.

B.3.3.1. Dissociation du complexe importine α/β

La liaison de RanGTP à l'importine β dissocie le complexe importine α /β, permettant le

relargage du cargo. Il y a seulement un chevauchement limité entre les sites de liaison à

RanGTP et au domaine IBB sur l'importine β. RanGTP libère principalement le

domaine IBB de l'importine α en induisant un changement conformationnel dans

l'importine β, plutôt que par compétition. Ce changement conformationnel augmente la

hauteur hélicoïdale de l'importine β, libérant de ce fait le domaine IBB par un

mecanisme allostérique (Vetter et al., 1999 ; Lee et al., 2005). Dans le complexe

Figure 9. Désassemblage du complexe d’import

(a) Structure du complexe importine beta: RanGTP chez S. cerevisiae montrant comment importine beta (en jaune) s'enroule autour Ran (bleu) lié au GTP (cyan). La boucle I de Ran est en rouge et la boucle II est en vert.

(b) Représentation schématique de (a). Les répétitions HEAT de l’importine beta sous forme de blocs jaunes (H1-19). Les résidus qui constituent l'interface entre l’importine beta (jaune) et RanGTP (bleu clair) sont indiqués (les résidus de la boucle I de Ran sont en rouge et ceux de la boucle II sont en vert). RanGTP se lie à trois sites différents.

étendue entre le domaine basique IBB et les résidus acides qui forment un patch continu

négativement chargé sur la surface intérieure de l'importine β. Cette interaction étendue

requiert un jeu précis entre la hauteur hélicoïdale de l'importine β et l’hélice α apporté

par le domaine IBB, de sorte que l'importine β entoure le domaine IBB. Le changement

conformationnel de l'importine β provoqué par la liaison de RanGTP perturbe la

géométrie de ce complexe et empêche par conséquent leur interaction efficace (Lee et

al., 2005).

L’importine β est constituée de 19 répétitions HEAT (H1-19), dont chacune contenant

deux hélices α qui vont s’empiler ensemble pour produire une molécule hélicoïdale

ovale (Cingolani et al., 1999; Lee et al., 2005; Liu and Stewart, 2005). RanGTP se lie à

trois sites sur l’importine β (Lee et al., 2005; Vetter et al., 1999) (Figure 9). La boucle

II lie la partie N-terminale de l'importine β à une région qui entoure des répétitions

HEAT (1-4) et qui est commune à toutes les caryophérines β (Gorlich et al., 1997). Une

interaction similaire de la boucle II est observée dans les complexes de RanGTP avec la

transportine (Chook and Blobel, 1999) ou l'exportine CAS (Matsuura and Stewart,

2004). Le second site de liaison à l'importine β implique une interaction principalement

électrostatique avec une boucle dans la répétition HEAT 8 (Lee et al., 2005; Vetter et

al., 1999). Le troisième site de liaison de RanGTP implique la boucle I qui interagit

avec les répétitions HEAT (12-15) et est crucial pour produire un changement

conformationnel qui augmente la hauteur hélicoidale (Lee et al., 2005). Dans le

complexe importine β/IBB, le chemin suivi par l'importine β hélicoidale s'opposerait à

celui de Ran. La liaison de RanGTP peut donc seulement être adaptée si la chaîne de

l'importine β se déplace, lequel produit alternativement l'augmentation de la hauteur

hélicoïdale qui libère le domaine IBB. Une interaction électrostatique entre les résidus

β est centrale pour cette interaction et, bien que la rupture de cette interaction avec

K37D/K152A-Ran n'empêche pas la liaison de RanGTP à l'importine β, elle inhibe le

relargage du domaine IBB (Lee et al., 2005).

B.3.3.2. Relargage du cargo.

Bien que la dissociation de l'importine α de l'importine β rende l’import irréversible, il

est encore nécessaire de dissocier le cargo de l'importine α. Une fois libéré de

l'importine β par RanGTP, le domaine IBB rentre en compétition avec la NLS du cargo

pour se lier à l'importine α, diminuant de ce fait l'affinité du cargo pour l'importine α et

faciliter ainsi le relargage (Kobe, 1999) par un mécanisme d’autoinhibition. Un

mécanisme analogue a été proposé pour le relargage des NLS M9 de la transportine

même si une boucle dans la répétition HEAT 8 de la transportine pourrait entrer en

compétition avec le site de liaison de la NLS après son relargage par RanGTP (Gorlich

et al., 1997; Lee et al., 2006).

Néanmoins, la forte affinité de l'importine α pour les NLS classiques ( ≈ 10 nM) est

incompatible avec ses taux de transport mesurés d’environ 100-1.000 par seconde par

CPN (Timney et al., 2006). Les nucléoporines FG situées à la face nucléaire des CPN,

tel que Nup1p et Nup2p de S. cerevisiae, accélèrent le désassemblage du complexe

d’import importine α /β /cargo (Gilchrist et al., 2002; Goldfarb et al., 2004; Liu and

Stewart, 2005; Matsuura and Stewart, 2005). Nup1p a une affinité plus élevée pour le

complexe d’import importine α/β que d'autres nucléoporines (Liu and Stewart, 2005)

(Gilchrist et al., 2002) et ainsi concentre le complexe d'import à la face nucléaire du

pore ce qui favorise la liaison à RanGTP. De même, parce qu'il peut se lier à la fois à

de désassemblage du complexe d’import en favorisant l'assemblage du complexe de

recyclage importine α/CAS/RanGTP (Matsuura et al., 2003).

Par ailleurs, Nup2p déplace également activement les NLS monopartite et bipartite de

l'importine α (Gilchrist et al., 2002; Matsuura et al., 2003; Matsuura and Stewart, 2005).

Des études structurales montrent que Nup2p/NUP50 se lie à deux sites de l'importine α

: un site de haute affinité à la partie C-terminale de l'importine α et un site de faible

affinité qui recouvre les sites de liaison aux NLS. La liaison de Nup2/NUP50 au site de

haute affinité de la partie C-terminale de l'importine α augmente considérablement la

concentration locale du domaine Nup2/NUP50 qui se lie au site de faible affinité et

accélère ainsi la dissociation NLS par un mécanisme analogue à celui proposé pour le

domaine IBB (Matsuura and Stewart, 2005).