MIN I-SYNTH ÈSE
midtcinelscimces 1 993 ; 9 : 1 113-5C
omplexité de la famille des facteurs
de croissance FGF
:
la preuve par 9
ment divergentes. Bien que réelles, les similitudes de séquence entre FGF sont, somme toutes, assez limitées : si l'on excepte les paires FGF1/FGF2 et FGF4/FGF6 qui présentent respec tivement 53 % et 70 % de positions identiques (Tableau 1), ce score se situe aux alentours de 25-30 % , avec même un minimum à 1 5 % d'acides aminés identiques. Pratiquement, ce faible score a exclu la possibilité de clonage de nouveaux membres par le biais de leur ressemblance, à l 'excep tion notoire de FGF6 [5, 6] . Ce rela tif éloignement des séquences primai res des FGF cache cependant une communauté structurale bien réelle, illustrée par la communauté de récep teurs. Seuls quatre gènes codant pour des récepteurs à tyrosine kinase capa bles de lier les FGF et de transduire un signal mitogénique ont été décrits. Bien que chaque gène soit capable de coder plusieurs isoformes présentant des affinités sensiblement différentes pour les FGF, chaque FGF testé peut
se lier à plusieurs récepteurs [ 7] . Il faut noter cependant que les récep teurs des FGF8 et FGF9 ne sont pas encore connus. Il a pu être montré par ailleurs que l 'interleukine l {j (ILl{j), qui présente des similitudes de séquence avec FGFl et FGF2 , adopte une structure tertiaire proche de la leur [8- 1 0 ] , mais occupe néan moins des récepteurs totalement dis tincts. La redondance observée alors quant à la liaison des FGF à leurs récepteurs suggère que la ressem blance structurale est bien plus forte que ne le laissent présager les simili tudes de séquences.
Peut-on parler d'une communauté de fonction ?
S'il existe une réelle communauté de structure entre les FGF qui a d'importantes répercussions sur leurs propriétés, il est pl us difficile d'envi sager une communauté de fonction. Les FGF apparaissent plutôt comme des facteurs multifonctionnels, bien
Les interactions qui régissent la pro lifération et la différenciation cellulai res sont, on le sait, complexes, mais on ne peut s'empêcher de s'étonner encore devant le nombre sans cesse croissant de molécules de signalisa tion, telles que les cytokines, neuro peptides et autres facteurs de crois sance, nécessaires à la régulation d'un organisme de mammifère. Cha que famille de ces protéines enregis tre régulièrement la découverte de nouveaux membres. C 'est le cas de la famille des FGF (anciennement jibroblast growth factors), dont deux membres viennent tout juste de rece voir le baptême : FG F8 et FG F9. La reconnaissance de la famille s'est faite schématiquement en trois étapes. Il y eut d'abord la caractérisation, au début des années 1 980, des gènes des deux membres « fondateurs " de la famille, FGFJ/aFGF et FGF2/bFGF, puis un accroissement brutal lorsque le nombre des gènes FGF caractéri sés est passé à sept, principalement sous l' impulsion d'études sur les oncogènes auxquels les FGF sont directement apparentés [ 1 , 2 ] . La taille connue de la famille est ensuite longtemps restée stationnaire, si bien que l'on croyait en connaître tous les membres. L'identification presque simultanée de FGF8 [3] et FGF9 [4] après ce temps de latence oblige à reconsidérer la question, déjà difficile, de la complexité des FGF.
Tableau 1
COMPARAISON CROISËE DES SËQUENCES PROTËIQUES DES FGF
FGF1 FGF2 FGF3 FGF4 FGF5 FGF6
Une réelle communauté de
structure
L'alignement et la comparaison des séquences protéiques des 9 FG F (figure 1) permet d 'en faire ressortir les similitudes, de dériver un dendro gramme (figure 2) et ainsi de repré senter leurs parentés potentielles. Les ressemblances sont concentrées dans une région noyau de 1 30 acides ami
FGF 1 FGF2 FGF3 FGF4 FGF5 FGF6 FGF7 FGF8 FGF9 . a 53 28 29 27 23 32 1 5 28 53 . a 33 37 28 36 31 20 3 1 28 29 27 33 37 28 . a 27 39 27 . a 40 39 40 . a 30 70 40 38 27 30 1 9 2 1 1 5 27 27 32 nés environ, laissant des extrémités a Données non pertinentes.
amino- et carboxy-terminales large- Pourcentage d'acides aminés identiques dans la région cœur.
23 36 30 70 40 . a 2 7 2 2 26 FGF7 FGFS 32 1 5 3 1 20 38 1 9 27 21 30 1 5 27 22 .a 1 8 1 8 . a 2 8 1 6 FGF9 28 3 1 2 7 27 32 26 28 1 6 .a
1 1 1 4 FGF1 M A E G E I T T F T A L T E K F N FGF2 M A A G S I T T L P A L P E D G G S G A FGF3 M G L I W L L L L S L L E P G W P A A G P G A R L R R D A G G R G G V Y E FGF4 M S G P G T A A V A L L P A V L L A L L A P W A G R G G A A A P T A P N G T L E A E L E R R W E S L V A L S L A R L P V A A Q P K E A A V Q S G A G D FGFS M S L S F L L L L F F S H L I L S A W A H G E K R L A P K G Q P G P A A T D R N P R G S S S R Q S S S S A M S S S S A S S S P A A S L G S Q G S G L E Q S S FGF6 M A L G Q K L F I T M S R G A G R L Q G T L W A L V F L G I L V G M V V P S P A G T R A N N T L L D S R G W G T L L S R S R A G L A G E I A G V N W E S G FGF7 M H K W I L T W I L P T L L Y R S C F H I I C L V G T I S L A C N D M T P E Q M A T N V N C S S P E R H T R S Y D FGFS M G S P R S A L S C L L L H L L V L C L Q A Q V T V Q S S P N F T Q H V R E Q S L V T D FGF9 M A P L G E V G N Y F G V Q D A V P F G N V P V L P V FGF1 LP P
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FGFS F Q W L G A T G S FGF6 Y L V I - K Q R R FGF7 Y M E G D I V R R FGFS Q L S R R L I T Y Q FGF9 D S P V L L S D H L G Q - S E A R T FGF1 P N� FGF2 V'l1 D FGF3 Y I'> A FGF4 FTD FGFS FTD FGF6 F Q;E FGF7 C NE FGFS G K G K FGF9 L 'l1 Q -FGF1 D FGF2 L L R D E F F R L G E V R ;t H T K I L L K R: R F Q K R T L L N !{ LztL V T I V L V R Q F E - N S AY S I -D T RD S � -A N M LS V -E N PY S L M K N NYN! �A D G D PF A :K TR K D H SRFGI LSAESV E - Y LQAEER V- S ITA EV I- A LS P ER V- 1'3 IFA SQ l;- G IST E R V- S I,RT AV I- CA IJET D TF S R R F IS I AV L- 'S FGF3 R D H E M V R Q L Q S G L P R P P G K G V Q P R R R R Q K Q S P D N L E P S H V Q A S R L G S Q L E A S A H FGF4 FGFS E Q P E L S F T V T V P E K K N P P S P I K S K I P L S A P R K N T N S V K Y R L K F R F G FGF6 FGF7 H H T T E Q S L R F E F L N Y P P F T R S L R G S Q R T W A P E P R FGFS FGF9 - - P - - s - - F - - N C S P - - s - - K - - s H Y G.
!AI G P G AI R R T S S S P T M K P Q H I S P I M T K K E. R Q HIR Q T K C E H P F A K P S K E S N E K P V S S S A K S V L D H L F K Q S I A I T L P R GFigure 1 . Comparaison des séquences protéiques des 9 FGF connus. Les séquences des protéines humaines (FGF 1 à 7, FGF 9) ou murine (FGFBJ ont été alignées en ménageant des interstices (-) de façon à faire ressortir les régions de similitude. Les résidus colorés en rouge ou en rose correspondent à des positions où 5 acides aminés ou plus sont respectivement identiques ou similaires. Une région cœur où les FGF présentent de fortes similitudes de séquence est évidente.
Figure 2 . Arbre phylogénétique {dendrogramme} déduit des compa raisons de séquences. Les différen ces entre chaque séquence protéique (région cœur) ont été calculées et uti lisées pour construire ce dendro gramme. Les distances horizontales sont ainsi proportionnelles au nombre de substitutions par rapport à un ancê tre commun hypothétique.
que des différences notables existent entre leurs capaCites. Ainsi, par exemple, si FGF2 semble ubiquiste et capable d'agir sur de multiples types de tissus, le rôle de FGF7 semble limité aux épithéliums. La plupart des FGF semblent cependant exercer un rôle important dans l'embryoge nèse, lors du développement de cer tains tissus [ 1 1 - 1 4] . Plusieurs FG F peuvent être exprimés dans un même tissu pendant des périodes qui se che vauchent. Un exemple en est le mus cle squelettique [ 1 5 ] . Dans ces cas, on peut se demander si les FGF agis sent à des étapes différentes, en synergie, ou encore si un certain degré de redondance est autorisé par leur communauté de structure et leurs interactions complexes avec les mêmes récepteurs. L'obtention de différentes souches de souris mutan tes dans lesquelles les gènes FGF auront été rendus non fonctionnels par recombinaison homologue pourra apporter des réponses à ces questions. Et maintenant ?
L'existence d'autres FGF non iden tifiés est possible. La caractérisation
d'une activité « facteur de crois
sance ,, à partir d'une cellule ou d'un
tissu, suivie du clonage du gène, s'est révélée être une tactique efficace pour isoler de nouveaux FGF. Cependant, d'autres stratégies pourraient être uti lisées. On peut, par exemple, imagi ner une approche par création d'une boucle autocrine, consistant à trans fecter des cellules initialement dépour vues de récepteurs par des gènes de récepteurs et des ADNe d'une librai rie d'expression. Malgré cela, seuls les programmes d'étude du génome pourront répondre de manière défini tive à la question du nombre de gènes FGF. Mais le difficile problème posé par l'attribution de leurs fonc tions respectives sera peut-être plus
long à résoudre •
TIRÉS A PART F. Coulier.
mis n ° 10 vol. 9, octobre 93
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François Coulier
Chargé de recherche à l'Inserm. Odile de Lapeyrière
Chargée de recherche à l'Inserm. Daniel B irnbaum
Directeur de recherche à l 'Inserm. Labora toire d'oncologie moléculaire, Inserm U. 119,
