Les protéines Gab

1.1. Structure et expression des protéines Gab

Chez les mammifères, la famille des protéines Gab est composée des protéines Gab1, Gab2 et Gab3, chez la drosophile de la protéine DOS (daughter of sevenless) et chez C. elegans de la

protéine Soc1 (suppressor of clear). Ce sont des protéines multi-adaptatrices car elles possèdent de nombreux motifs permettant des interactions protéine-protéine.

Gab1 a été le premier membre des protéines Gab à avoir été identifié chez les mammifères (Holgado-Madruga et al., 1996). Gab1 est une protéine qui est ubiquitaire puisqu’elle est retrouvée dans le cerveau, le cœur, le foie, les poumons, le pancréas, le rein, l’utérus et dans les tissus hématopoiétiques (Holgado-Madruga et al., 1997; Wolf et al., 2002). Elle est impliquée dans de nombreuses réponses cellulaires telles que la prolifération, la migration, la morphogénèse, la transformation et l’apoptose (Yart et al., 2003).

L’expression de Gab2 suit la même répartition que celle de Gab1. Toutefois, Gab2 est plus fortement détectée dans des lignées de progéniteurs myélo-monocytaires (telles que les cellules BAF3), mais elle est absente des progéniteurs des mégacaryocytes et des cellules érythroïdes humaines et murines ainsi que des lymphocytes T (Bouscary et al., 2001; Gu et al., 1998; Wolf et al., 2002). Elle est impliquée dans les réponses allergiques.

Gab3 est essentiellement détectée dans les tissus hématopoïétiques (notamment dans la rate et le thymus) et dans de nombreuses lignées de cellules hématopoïétiques (Wolf et al., 2002). Cette protéine est impliquée dans la différenciation des macrophages.

Les protéines Gab présentent une grande homologie de structure entres elles. Elles possèdent un domaine PH à leur extrémité amino-terminal, un domaine central riche en proline (PRD : Proline Rich Domain) et de multiples tyrosines, sérines ou thréonines phosphorylables (figure 21).

Y 324 CrkL Y 409 CrkL/PLCγ Y 48 Grb2 Y 242 CrkL Y 259 CrkL Y 307 CrkL/PLCγ Y 317 CrkL/PLCγ Y 373 CrkL/PLCγ Y 406 CrkL/PLCγ Y 447 PI3K Y 472 PI3K Y 589 PI3K Y 627 SHP2 Y 659 SHP2 Domaine PH Séquence (PPPRPPKP) Séquence (PxxRxxKP) MBS MBD Y 49 Grb2 Y 249 CrkL Y 266 CrkL Y 452 PI3K Y 476 PI3K Y 584 PI3K Y 614 SHP2 Y 643 SHP2 Site 14.3.3 Y 48 Grb2 Y 414 PI3K Y 393 PI3K Y 506 PI3K Y 533 SHP2 Y 393 SHP2

Gab1 (694 aa) Gab2 (676 aa) Gab3 (586 aa)

Site 14.3.3

PRD

Figure 21: Structure schématique des protéines Gab1, Gab2 et Gab3 humaines et des résidus tyrosine impliquées dans une interaction protéique.

Introduction bibliographique Chapitre II : Les voies de signalisation Ras/MAPK et PI3K Le domaines PH est l’élément structural le plus conservé parmi les membres de la famille Gab. Le domaine PH lie spécifiquement les PI(3,4,5)P3 produits par la PI3K. Le domaine PH est nécessaire à la localisation membranaire des protéines Gab.

Le domaine PRD contient des séquences riches en proline impliquées dans des interactions protéine-protéine :

- des séquences consensus (PXXP) de fixation au domaine SH3 carboxy-terminal de Grb2. La séquence PPPRPPKP est nécessaire à l’interaction de Gab1 avec le domaine SH3 de Grb2 (Lock et al.,2001). Elle permet aussi à Gab2 de se lier à Grb2. Cette séquence est d’ailleurs la seule qui soit conservée au sein des protéines Gab2 et Gab3.

- Un motif atypique qui permet également l’interaction de Gab1 et de Gab2 avec le domaine SH3 carboxy-terminal de Grb2. Ce motif permet également la fixation des protéines Gab au domaine SH3 carboxy-terminal de l’adaptateur Mona/Gads, in vitro, mais seule Gab3 est capable d’interagir avec Mona in vivo (Bourgin et al., 2002; Lewitzky et al., 2001; Lock et al., 2000).

Dans cette région, il existe également un domaine MBD (Met Binding Domain) responsable de la liaison du récepteur Met phosphorylé à la protéine Gab1. La séquence d’acides aminés nécessaire pour une interaction directe entre Gab1 et Met est appelée MBS (Met binding site). Le MBS comprend 13 acides aminés. Les protéines Gab2 et Gab3 ne possèdent pas de MBS, et par conséquent elles ne peuvent pas avoir de liaison directe avec le récepteur Met ou d’autres récepteurs.

1.2. Phosphorylation des protéines Gab

Les protéines Gab possèdent de nombreux résidus tyrosine constituant des sites potentiels de fixation pour les domaines SH2 de différentes molécules. Ainsi, les protéines Gab1 et Gab2 possèdent plusieurs sites de fixation pour les domaines SH2 appartenant aux protéines CrkL et PLCγ (Sakkab et al., 2000) tandis que Gab3 en est dépourvue (Wolf et al., 2002). Les protéines Gab1, Gab2 et Gab3 possèdent trois motifs conservés susceptibles d’interagir avec les domaines SH2 de la sous-unité p85 de la PI3K, ainsi que deux sites d’interaction avec la tyrosine phosphatase SHP2 (mais seul le site Y627 semble être requis in vivo). Un site de liaison au domaine SH2 de Grb2 a été également identifiée dans le domaine PH mais sa signification fonctionnelle n’est pas connue.

La phosphorylation de Gab1 est induite par les protéines kinases Src dans les cellules MDCK (Shinohara et al., 2001), en réponse à l’HGF. Les protéines Src s’associent constitutivement à Gab2 dans les hépatocytes de rat, et le phosphorylent après une courte stimulation par l’EGF (Kong et al., 2003). La phosphorylation des tyrosines des protéines Gab peut donc être induite par les kinases

Src. Une fois phosphorylées sur des résidus tyrosines, les protéines Gab peuvent devenir le substrat des protéines kinases, Akt ou ERK, qu’elles ont participé à activer, et être phosphorylées à nouveau sur des sérine et thréonine. Ce deuxième type de phosphorylation semble impliquer les protéines Gab dans une boucle de rétrocontrôle qui peut être soit négative soit positive (Roshan et al., 1999).

1.3. Recrutement des protéines Gab

Le seul mécanisme de recrutement direct d’une protéine Gab par un récepteur est celui décrit pour Gab1 et le récepteur Met (récepteur de l’Hepatocyte Growth Factor) dans les cellules épithéliales MDCK, en réponse à l’HGF. La protéine Gab1 possède un domaine MBD, qui est impliqué dans la liaison directe de Gab1 sur la tyrosine 1349 phosphorylée du récepteur Met (Maroun et al., 1999b; Maroun et al., 2000; Weidner et al., 1996). La protéine Gab1 peut aussi se fixer indirectement à Met par l’intermédiaire de la protéine adaptatrice Grb2. Cette interaction implique la fixation du domaine SH2 de Grb2 à la tyrosine 1356 phosphorylée de Met, ainsi que l’interaction de ses domaines SH3 avec les séquences riches en prolines de Gab1 (Maroun et al., 1999a; Maroun et al., 1999b). Ce mécanisme est celui qui est le plus classiquement décrit pour le recrutement indirect des protéines Gab en réponse à divers stimuli. Ainsi, les protéines Gab1 et Gab2 sont recrutées par le récepteur de l’EGF activé via la protéine adaptatrice Grb2. L’association entre le récepteur de l’EGF et Gab1 est abolie par la seule mutation de Gab1 ou du récepteur de l’EGF, au site de leur interaction avec Grb2 (Holgado-Madruga et al., 1996; Rodrigues et al., 2000). La protéine Gab1 ainsi que Gab2 peuvent être recrutées auprès de leur récepteur après activation des récepteurs (Ingham et al., 2001; Lehr et al., 2000; Nishida et al., 1999). Ce mécanisme implique le domaine PH des protéines Gab, qui lie spécifiquement les PI(3,4,5)P3 produits par la PI3K et entraîne leur recrutement au voisinage de la membrane plasmique. Cette translocation permet aux protéines Gab d’être localisées à proximité des récepteurs ou des kinases susceptibles de les phosphoryler. Le rôle du domaine PH dans le recrutement de Gab1 est mieux compris pour la signalisation du récepteur de l’EGF (Gu and Neel, 2003).

1.4. Rôles fonctionnels des protéines Gab : études des KO

Les souris KO gab1 -/- meurent in utero, du à des anomalies du cœur, du placenta, et à un mauvais développement de la peau et des muscles (Yart et al., 2003). La protéine Gab1 joue donc un rôle critique durant l’embryogénèse. Les souris KO gab2-/- et gab3-/- sont viables, fertiles et apparemment normales. Les études conduites sur les lignées myélo-monocytaires suggèrent un rôle important de Gab2 au cours du développement macrophagique. L’invalidation de gab3 n’entraine

Introduction bibliographique Chapitre II : Les voies de signalisation Ras/MAPK et PI3K pas d’altérations du développement, de l’hématopoïèse ou des fonctions du système immunitaire des souris. En outre, le défaut d’expression de gab3 au cours de la différenciation macrophagique n’est pas compensé par une augmentation des transcrits de gab1 et gab2. Les protéines Gab2 et Gab3 ont une structure relativement conservée, et présentent une répartition tissulaire comparable, de ce fait, elles sont vraisemblablement impliquées dans la régulation des mêmes voies de signalisation. Bien que les deux protéines puissent avoir des rôles différents, il y a une redondance de leurs fonctions, notamment dans l’activation des voies des MAPK et de la PI3K, qui pourrait permettre un développement normal des souris gab2-/- et gab3-/-.