Le compartiment cytosolique

Le compartiment cytosolique
-1-Généralités
Le cytoplasme est divisé en 2 compartiments
Les organites
Le cytosol
Le noyau a une enveloppe qui fait partie du système endomembranaire et qui
communique avec le cytosol par l’intermédiaire des pores nucléaires (cf cours sur
le traffic nucléocytoplasmique).
-Composition et structure
De viscosité et de richesse variable d’un point à l’autre de la ¢
Riche en eau, ions (K+, peu de Na+, peu de chlore)
-Formes de stockage : (visibles en microscopie électroniques).
- Inclusions lipidiques,
- Sucres (particules de glycogène)
-x mol.: protéines, polysaccharides, lipides, issues du catabolisme de la ¢
-Complexes prot macromol dont le protéasome (cf plus loin)
-Ribosomes dissociés (2 sous unités détachées) ou actifs, libres dans le cytosol (≠
des ribosomes du RER)
-Cytosquelette
-2-Fonct°
-2-1- Carrefour métabolique : voies anaboliques et cataboliques.
-Certaines voies
-sont ∩-dépendantes (carrefour)
- commencent ds le cytosol et se terminent ds d’autres compartiments
Ex :
-Σ de mol
exportées (hormones stéroïdiennes)
attachées à la membrane
-Σ des constituants
-des mitoch.
-Mb
-des peroxysomes
-
1
2-2- Métabolisme du glucose
Le cytosol est l’1 des 2 sites de product° de l’énergie
2-2-1- La glycolyse
Anaérobie = ne consomme pas d’O2
2-2-2- La voie des pentoses
2-2-3- La Glycogénogénèse
.
Glucose
Glucose-6-P
Pyruvate
Glyceraldehyde-P
isomérisation
ATP
obie
-glycolyse anaérobie
Anaérobie
NADH
Glucose-1-P
Stockage:
FOIE
glycogénogénèse
O2
-
Glycogénolyse
e aér
Ribose-5-P
NADPH
MUSCLE
Acide lactique
glyco
lys
Nucléotides
-voie des pentoses
Synthèse
des AG
Glycogène
polymérisation
AT
P
ATP
2-3- Métabolisme des prot
2-3-1- Σ et Adressage des prot.
Les prot sont Σ à partir des ARNm dans les ribosomes : traduction.
La Σ des prot. débute tjrs ds le cytosol.
Les prot destinées à être
sécrétées
lysosomales
transmb
finissent d’être Σ ds le RER
Les autres prot. finissent d’être S ds le cytosol.
Les prot nouvellement Σ Э ds séquences reconnues / des facteurs cytosoliques
spécifiques,
les orienter vers tel ou tel compartiment ou organite: c’est l’adressage
Ex :
Le signal NLS (Nuclear Localisation Signal) adresse les prot au noyau.
Séquences d’adressage connues pour
- RER,
- Noyau,
- Mitochondries ,
- Lysosomes et
-Peroxysomes.
2
Protéines
membranaires
Protéines
extracellulaires
Protéines sécrétées
peroxisomes
endosome
Ribosomes
cytosol.
lysosomes
golgi
protéasome
mitoch
RER
noyau
Protéines
Protéines
Transmembr.
pour lysosomes
ribosomes
Protéines
pour sécrétion
2-3-2- Modificat° ds le cytosol des prot pendant et après la traduct°
-Phosphorylat° (/ kinases)
-Déphosphorylat° ( / phosphatases)
-Méthylat° ou carboxylat° ds AA
-Liaisons des prot à des AG (farnésyl, ..etc..;)
Acquisit° de la conformat° active des prot (structure II et III)
Favorisées / mol chaperonnes. (= prot nécessaire pour l'assemblage ou le
pliage approprié d'une prot mais qui n'y reste pas associée.
2-3-3- Le protéasome
Définit°
= complexe enzymatique multi-prot cylindrique présent ds le cytoplasme et le
noyau de ttes les ¢ eucaryotes.
Structure complète du protéasome 26S
-2 unités 19S aux extrémités
-1 unité centrale 20S catalytique
3
2-3-3- Le protéasome
µe du proteasome d’une bactérie.
100 nm
2-3-2- Le protéasome
Ubiquitine (Ub) et l'ubiquitinat° (ub°)
L’ activité du protéasome est régulée /l’ubiquitine
L’ Ub. “marque” spécifiquement les prot à dégrader
L’ub° est spécifique et régulée
L'ub. Э Séquences hautement conservée au cours de l'évolut° chez ts les
eucaryotes (Indique son importance fondamentale).
2-3-3- Le protéasome
L'ub°: régulée / X étapes:
-1- Activat° de l’ub, déclenchée / l’enzyme E1 (ATP-dépendant)
-2- Ub activée est transférée vers une enzyme de conjugaison E2 (> 50
enzymes E2 ≠).
-3-L’enzyme ub.ligase E3 (X centaines d’enzymes E3 spécifiques +++++ ds prot
à dégrader) recrute la protéine à dégrader et
-4- ce complexe se lie au couple “ub.-E2”
nouveau complexe E2-E3-protéine
-5- la protéine est liée à l’ub. Plusieurs molécules d’ub. sont ainsi attachées à
la protéine à dégrader.(poly-ubiquitination)
-5- L'ub est reconnue par la partie 19S la protéine attachée est alors "avalée'
dans le canal du protéasome et dégradée , les ubiquitines sont désactivées pui
recyclée
4
.
Les enzymes du protéasome sont une cible
thérapeutique dans certains cancers: les
inhibiteurs
du
protéasome
induisent
l’apoptose de cellules cancéreuses) : utilisé
actuelleme,t dans une maladie liée à une
prolifération cancéreuse des lymphocytes B
activés : le myelome
Prix Nobel 2004 CHIMIE Avram Hershko et Aaron Ciechanover
☺En 1980:1
chaîne polypeptidique
thermostable, ( facteur protéolytique–1
ATP dépendant), pouvait être conjuguée
aux protéines qui étaient alors désignées
pour la dégradation.
☺ Puis, ce facteur est assimilé à une
petite protéine de 76 AA ( identifiée par
Goldstein et coll = d'ubiquitine)
☺En 1983, La cascade enzymatique de
conjugaison entre l'ub et une protéine a
été élucidée
Irwin Rose
5
Prix Nobel 2004 CHIMIE Avram Hershko et Aaron Ciechanover
Irwin Rose
☺ Peu après, Alexander Varshavsky et
Daniel Finley, et grâce à ts85, mutant
thermosensible
de
l'enzyme
E1,
montrèrent que la perte de l'activité E1
coïncidait avec l'absence de dégradation
des protéines à courte demi-vie.
1ère fois : l'ubiquitine était nécessaire à la
dégradation protéique.
Quelles protéines sont dégradées?
-dont la présence ds le cytosol est régulée non pas / leur format° mais / leur
dégradat° (ex: cycline nécessaire au cycle ¢: MPF)
- Anormales (mal pliées: ex CFTR de la mucovicidose sa mutation fait qu’elle ne
peut pas être insérée dans la mb du RER elle est détruite / protéasome)
(Protéines mal formées,
- dont le taux de renouvellement est rapide,
facteurs de transcript°, cyclines,, etc.) ,impliquées dans des voies de signalisat°
Les produits de dégradation
Vont ds le lysosomes
Ou restent ds le cytososol où ils sont encore + dégradés
Ou ils peuvent aller ds le RER grâce à des tspt spécifiques
Exemple 2: Protéasome et différenciation ¢
cellules
boite de culture
Lysat cellulaire contenant les protéines
6
Solution contenant les
extraits protéiques des cellules
Dénaturation
haut PM
ANALYSE DES PROTEINES
Faible PM
Les protéines chargées négativement vont migrer vers le côté positif à une vitesse qui est
inversement proportionnelle à leur poids
Gel
papier
Anticorps dirigé contre
la protéine d’intérêt
ANALYSE DES ARN
Isolation
Centrifugation
Lysat cellulaire contenant les ARNm
Séparation par
électrophorèse
Transfert
Révélation
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Cellule souche indifférenciée
Expression de ≠ facteurs spécifiques
Runx2
……
…….
ATF4
Cellule osseuse
collagène
N
N
ARNm
W
N
W
Protéines
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Effet d’un inhibiteur du protéasome dans des cellules non osseuses
Contrôle positif =
Cellule osseuse
Contrôle positif =
Protéine exprimée ds ttes les ¢
: Accumulation de la protéine ATF4 dans les cellules non
ostéoblastiques suite au traitement par MG115
Inhibiteur du
protéasome
Collagène I
Contrôle positif
Gène exprimé
ds ttes les ¢
Expression de l’ARNm du collagène I dans des cellules du muscle, des
neurones des cellules immunitaires après traitement MG115
TNF α, IL−6
I
Protéasome et voie de signalisation
κB
P
Ub
P
Ub
NF
Ub
Ub
κB
Transcription
ADN
Facteurs d’inflammation
Prolifération tumorale
Protéasome
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Exemple 2: Myelome et protéasome
Activateur de la voie NFKB
dans les cellules tumorale
Solution salée
Contrôle négatif
Inhibiteur du
protéasome
Souris injectées avec des cellules tumorales
Souris non injectée
avec des cellules tumorales
2-3-4-Autres enzymes non organisées actives à pH neutre
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