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CHAPITRE 4 COMPARTIMENT CYTOSOLIQUE (2)
A. Protéines G
Protéine G = protéine cytosolique
FIGURE 18
Etape du cycle Protéine G hétérotrimériques Protéine G monomériques
Echange GDP/GTP RCPG Protéine GEF
Hydrolyse du GTP Protéine RGS Protéine GAP
Protéines G hétérotrimériques (α, β, γ) = commutateurs moléculaires entre le récepteur membranaire et l’effecteur
Rappel : acylation = accrochage d’1 ou 2 acides gras adressage et ancrage sur la face cytosolique de la MP (et membrane d’enveloppe du Golgi aussi). Ancrage membranaire contrôlé par la cellule
FIGURE 16
1) Activation du RCPG
2) Activation de la protéine G (alpha) par le RCPG 3) Echange du GDP par GTP
2 toxines, cholera et coqueluche :
Les sous unités αs et αi sont la cible des toxines du choléra et de la coqueluche
La sous unité α est bloqué par ADP-ribosylation = fixation covalente d’1 ADP-ribose et GTPγS nucléotide artificiel qui n’a pas la capacité de s’hydrolyser.
Blocage possible de l’activité des sous unité α par ADP-ribosylation
Deux possibilités :
• Toxine de la coqueluche : inhibition de G αi → levée de l’inhibition → activation de l’adénylcyclase (activation de G α)
• Toxine du choléra : inhibe l’activité GTPasique d’une G α → G αs-GTP non hydrolysable → persistance de G αs → activation de l’adénylcyclase (empêche hydrolyse du GTP en GDP) Les protéines G monomériques :
- 1 sous unité
- Rôle divers selon leur localisation
- Contrôlent différentes voies : cytosquelette
2 2 familles avec un rôle très divers en fonction de leur localisation subcellulaire.
- Protéine G de la famille Ras, insérées via un acide gras dans le feuillet cytosolique d’une membrane
o Permettent l’activation de Ras par un récepteur tyrosine-kinase impliqué dans la prolifération cellulaire
o Insérées dans des membranes d’enveloppe
FIGURE 19.
Protéine G ARF insérées dans les membranes d’enveloppes
GDI empêche l’activation de la protéine G
Protéine ARF entraine le bourgeonnement d’une vésicule.
Ancrage par un acide gras : ancrage temporaire
Bréfeldine A produite par un champignon, bloque l’échange GTP/GDP : empêche insertion à la membrane : permet d’analyser et de disséquer les flux membranaires.
Intérêt expérimental : bréfeldine A (extraite d’un champignon) pour disséquer les phénomènes de flux membranaires impliquant les ARF sont (figure 27 et 28 chap 8)
- protéine G de la famille dynamine
- Remaniement du réseau mitochondrial, fragmentation (Drp1), fusion des membranes externes (mitofusines) et interne (OPA1)
- Mitochondrie/citerne du RE (fig 5, 7, 11 chap 5) - Réseau des peroxysomes (Drp1)
- Une dynamine, un des constituants des « queues d’actine ». Déplacement de vésicules d’endocytose de vésicules d’endocytose de bactéries et de nucléocapsides virales qui ont infecté une cellule. La queue d’actine se forme grâce à des protéines G monomériques.
- Détachement de vésicules d’endocytose recouverte de clathrine Et aussi : fusion de canalicules du RE, défense anti-virale
FIGURE 20.
Si mutation : il n’y aura jamais d’étranglement de la vésicule, elle continue à s‘allonger.
En pathologie :
Protéine G trimériques et leurs partenaires :
- RCPG mutés, (échange GTP/GDP) et anomalies de la communication intercellulaire - toxines bactériennes : choléra et coqueluche (ADP-ribosylation)
3 Protéine G monomériques et leurs partenaires :
- Mutations
o Des protéines G : Ras et nombreux cancers, dynamine 2 et myopathie ou neuropathie périphérique (la maladie de Charcot-Marie-Tooth)
o Des partenaires : Rho/Rac GEF et retard mental, et autre forme de CMT
- Les protéines régulatrices : cibles de toxines bactériennes o GEF : salmonelles, shigella, E. Coli
o GAP : E. Coli, bacille de la peste, légionnelles Maladie de Charcot-Marie –Tooth : neuropathie périphérique
Déficit moteur DISTAL qui touche particulièrement les membres inférieurs Atrophie musculaire progressive (pied creux, main en griffe)
Mutation du Rho/Rac GEF
A. Calcium et protéines associées
FIGURE 21, FIGURE 22
Le calcium est partout dans la cellule !
Ca2+ = signal cytosolique
Mise en jeu de récepteurs membranaires
Ex : RCPG —> IP3 —> Récepteur IP3—> libération de calcium
Un des RCPG, CaSR sensible à la variation de calcium extracellulaire
Entrée de calcium :
▪ Canaux calciques :
- Potentiels dépendants, - Ligands dépendants, - Famille TRP
▪ Récepteurs IP3 (au niveau des régions à cavéoline)
Sortie de calcium :
▪ Echangeurs NA+/CA2+
▪ Pompe calcium ATPase
Dans les 2 sens : jonctions communicantes
Stockage : mitochondrie, RE, EN (une des citernes du RE), Golgi
Stockage dans les mitochondries via les perméases.
4 Stockage dans SE via :
- Ca2+ATPase (pompe) entrée de Calcium dans le RE - Canaux de libération : sortie (ex récepteurs de l’IP3)
- Molécules fixant les ions calcium dans la lumière du RE (ex : calséquestrine)
Rôle du calcium cytosolique :
- Concentration de calcium fluctuante (varie)
- Calcium active directement de nombreuses protéines cytosoliques et membranaires impliquées dans la fusion des membranes ou le système contractile.
- Calcium active indirectement par l’intermédiaire de la calmoduline (activation des protéines membranaires et cytosoliques) qui complexe 4 ions calcium (peut activer les phosphatases… longue liste de la figure 22).
Le complexe calcium-calmoduline est inhibé par le fragment du peptide signal d’adressage au RE qui peut bloquer sa liaison avec le calcium.
Le RE, le golgi, la mitochondrie et l’enveloppe nucléaire sont des sites de stockage du calcium.
Les Immunophilines sont des protéines :
- 2 sous-familles = cyclophilines (ciclosporines) et FKBP (rapamycine) Ce sont des molécules utilisées en thérapeutique : elles sont immunosuppressives.
- Localisation dans le cytosol, nucléoplasme, nucléole, lumière du RE, matrice mitochondriale - Fixation des médicaments immunosuppresseurs utilisés dans le suivi d’un greffe d’organes
IMPORTANCE ++++ dans la survie post greffe cardiaque :
Sans traitement immunosuppresseur : très courte
Avec traitement immunosuppresseur : nombreuses années
FIGURE 23
Si réponse immunitaire : on aboutit au rejet de la greffe.
Pour que le greffon soi accepté il faut diminuer l’efficacité du système immunitaire AVEC immunosuppresseurs
Résumé :
• Carrefour métabolique : dans ce compartiment débute toutes les synthèses protéiques, avec la mitochondrie c’est un des 2 sites de production de l’énergie cellulaire
• Modifications post traditionnelles de protéines comme phosphorylation et déphosphorylation, fixation covalence d’autres protéines, comme l’ubiquitine
—> Modification de l’adressage et du devenir des protéines cibles
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• Protéasome :
- Site de dégradation des protéines cytosoliques ou venant du RE
- 1ères étapes de l’immunité adaptative, production de peptides antigéniques.
• 1ères étapes de l’immunité innée
- Réponse cellulaire à des agressions en sécrétant des protéines à activité pro inflammatoire et anti microbienne.
• Quatre facteurs régulent tous les aspects du métabolisme cytosolique : - Molécules chaperons
- Ubiquitine - Protéines G - Ions calciums