Protéines régulatrices potentielles

Le mécanisme derrière l’augmentation du nombre de DOPr à la surface cellulaire n’est pas très bien connu mais une piste semble impliquer l’activation de la cdk5, puis la phosphorylation de DOPr sur sa thréonine 161. Nous allons explorer deux hypothèses de régulation de DOPr impliquant le site de phosphorylation T161.

1.7.1. Pin1 et cdk5

Pin1 est une peptidyl-propyl cis-trans isomérase interagissant avec les sites sérine/thréonine suivis d’une proline. Pin1 interagit 1300 fois plus avec les sites où la sérine/thréonine est phosphorylée et intervient dans la régulation des protéines suite à leur phosphorylation (Di Martino et al., 2014). Il est important de noter ici que la proline est le seul acide aminé pouvant adopter une conformation cis ou trans. Normalement, la proline libre adopte les conformations cis-trans moitié-moitié mais peut avoir différents ratios à l’intérieur d’une protéine (Vitagliano et al., 2001). Spontanément, la proline peut changer de conformation cis-trans mais l’énergie d’activation nécessaire au changement agit comme une barrière rendant la réaction lente (Di Martino et al., 2014). Pin1 agit en catalysant le changement de conformation en réduisant la barrière énergétique à franchir pour le changement de conformation, accélérant la vitesse de la réaction par 1000 (Di Martino et al., 2014).

Le duo pin1 et cdk5 est bien connu dans la maladie d’Alzheimer, où l’hyperphosphorylation de la protéine Tau semble faire partie de l’évolution de la

maladie (Kimura et al., 2013). Une déficience en pin1 est associée à une hyperphosphorylation de la protéine Tau alors qu’un surplus de pin1 à une diminution de la forme phosphorylée (Kimura et al., 2013). Le rôle de pin1 est de favoriser l’isomère trans des prolines de la protéine Tau permettant une meilleure interaction avec les phosphatases (Kimura et al., 2013; Driver et al., 2014). L’isomère trans de certaines prolines de la protéine Tau, favorisées par pin1, serait plus stable et ne formerait pas d’agrégats ce qui ralentirait l’évolution de la maladie.

La cdk5 est une cycline qui contrairement aux autres, n’est pas impliquée dans le cycle cellulaire. Cdk5 est une sérine/thréonine kinase aussi connue pour la phosphorylation du DOPr. En effet, lors de l’activation du MOPr et en condition inflammatoire, il y a une augmentation de la protéine activatrice de la cdk5 (p35), (Yang

et al., 2007; Xie et al., 2009) permettant à la cdk5 de phosphoryler le DOPr sur la

thréonine en position 161. Cette phosphorylation serait nécessaire pour l’expression membranaire du DOPr (Xie et al., 2009) et pour l’augmentation de l’effet analgésique des agonistes DOPr en condition de traitement chronique à la morphine et de douleur inflammatoire (Beaudry,et al., 2015).

Le mécanisme de régulation observé avec la protéine Tau pourrait être possible pour le DOPr impliquant pin1/cdk5. La phosphorylation de la T161 serait nécessaire au recrutement de pin1 et suite au changement de conformation de la proline, DOPr serait dans une conformation plus stable ou ayant une meilleure affinité pour une protéine responsable du transport vers la membrane.

Il y a 4 sites potentiels d’interaction de pin1 sur le DOPr dont 2 dans des boucles intracellulaires (161TP : ICL2 ; 361TP : C-term) et 2 dans des boucles extracellulaires (voir schéma en figure 9). Normalement, ce sont les domaines intracellulaires qui sont impliqués dans le trafic dont l’un d’eux est phosphorylé par la cdk5. Cette hypothèse pourrait expliquer l’importance de la phosphorylation de la thréonine en position 161 par la cdk5 et le fait que DOPr a une mauvaise conformation causant son maintien au RE par les mécanismes de contrôle de qualité.

Figure 9 : Séquence d'acides aminés du DOPr et les sites étudiés. Schéma représentant les domaines transmembranaires (entre les deux lignes noires), intracellulaires (en bas) et extracellulaires de DOPr (en haut) où chacun des acides aminés est identifié. La séquence et les domaines transmembranaires sont ceux obtenus sur Uniprot. On voit en rouge et en vert les arginines et les lysines de DOPr respectivement. La ligne orange identifie le site consensus de phosphorylation de la cdk5 (161TPAK). Les sites en bleu montrent les sites potentiels de liaison à pin1 et le «p» montre le groupement phosphate potentiellement ajouté par la phosphorylation (161TP et 361TP). La position des acides aminés qui ont fait l’objet de mutation est identifiée. Finalement, les sites de N-glycosylation ont aussi été identifiés en orange (18N et 33N).

1.7.2. COPI

COPI est déjà connu pour son interaction avec certains RCPGs comme le KOPr (Li et

al., 2012) et le récepteur AT1R de l’angiotensine (Zhu et al., 2015) ce qui a comme

conséquence leur retour au RE. De plus, DOPr possède des sites potentiels d’interactions avec les protéines COPI. Étant donné la localisation majoritaire de DOPr dans les compartiments intracellulaires, nous avons pensé que COPI pourrait être responsable du transport rétrograde de DOPr, l’empêchant de se rendre à la surface. De plus, parmi les sites dibasiques présents dans les domaines intracellulaires de DOPr, un site KxK est présent seulement dans l’ICL2 de DOPr comparativement au récepteur MOPr, ce qui peut expliquer leur distribution cellulaire différente. Une autre particularité est que le site KxK dans l’ICL2 est inclus dans le site de phosphorylation par la cdk5 permettant

d’imaginer que l’interaction entre COPI et DOPr serait régulée par la phosphorylation de la T161 par la cdk5 sans oublier l’isomérisation possible de la P162 par pin1 pouvant être régulé par la cdk5. Cette interaction ne pourrait pas se produire entre COPI et MOPr expliquant la différence de localisation entre les deux récepteurs. La phosphorylation de la T161 permettrait à elle seule ou à l’aide du recrutement d’une protéine d’échapper au transport rétrograde de COPI.