Compartiments intracellulaires Flashcards
1
Q
Quels sont les principaux compartiment intracellulaire et quelles sont leurs fonctions dans la cellule?
A
L’appareil de Golgi : pile de compartiments (citerne) qui modifie et distribue les protéines et les lipides provenant du RE.
Réticulum endoplasmique (RE) : contient 50% des membranes
- Rugueux : ribosomes fixés à sa surface (synthèse de protéines solubles et intégrales de la membrane)
- Lisse : une réserve de Ca2+ et produit la plupart des lipides dans la cellule.
Mitochondrie/chloroplaste : produisent une grande quantité d’ATP.
Cytosol : environ 50% du volume cellulaire, lieu principale de synthèse et dégradation des protéines. Il effectue aussi la partie majoritaire du métabolisme intermédiaire de la cellule.
Noyau : contient le génome et est le principal site de synthèse de l’ADN et de l’ARN.
Lysosomes : contient des enzymes digestives qui dégrader les organites morts et le matériel de l’extérieur ingéré par endocytose.
Endosome : contient le matériel ingéré par endocytose en route vers les lysosomes et les exosmoses.
Peroxysome : contient les enzymes utilisées dans les réactions d’oxydation.
2
Q
Vrai ou faux? Les compartiments entourés de membranes occupent environ 50% du volume total de la cellule.
A
Vrai.
3
Q
La membrane plasmique correspond à quel pourcentage de la membrane présente dans une cellule?
A
De 2 à 5%
4
Q
Expliquez l’origine des organites au cours de l’évolution.
A
On pense que les premières cellules eucaryotes étaient des cellules dotées d’une simple membrane plasmique.
Une archaebactérie aurait perdue sa paroi cellulaire. Une cellule eucaryote aurait donc pu ingérer et digérer cet organisme. Il y aurait eu un transfert horizontal des gènes (évolution). Les génomes se seraient regroupés et une membrane nucléaire aurait commencée progressivement à entourer les chromosomes. Une bactérie aérobie absorbée intacte vit en symbiose comme pro-mitochondrie. Le développement de multiples mitochondries apporte de l’énergie pour l’évolution de nouveau systèmes de membrane et de cellules beaucoup plus grosses.
Le processus est celui de l’invagination et séparation par pincement à partir de la membrane plasmique.
5
Q
Pourquoi les cellules eucaryotes ont-elles besoin d’une enveloppe nucléaire, sans laquelle les procaryotes fonctionnent très bien?
A
Sûrement à cause du RE.
6
Q
Quelles sont les relations topologiques entre les compartiments de la voie sécrétoire et de la voie de l’endocytose?
A
Les organites sont topologiquement équivalent à l’extérieure de la cellule.
7
Q
Comment les différents organites communiquent avec le reste de la cellule?
A
Les mitochondries possèdent une double membrane, donc elles restent isolées du transport vésiculaire intense qui relie les autres organites.
Les lumières des autres organites communiquent ensembles de façon extensive et avec l’extérieur de la cellule aussi. Cela se fait par des vésicules de transport qui bourgeonnent d’un organe et fusionnent avec un autre.
8
Q
Quelles sont les 4 familles de compartiments cellulaires?
A
- Le noyau et le cytosol qui communiquent entre-eux par les pores nucléaires (gates).
- Les organites de la voie sécrétoire et endocytaire (RE, Golgi, endosomes, lysosomes, vésicules de transport, exosomes, peroxysomes (vésicules))
- Les mitochondries et les peroxysomes (transporteurs)
- Les plastes (plantes)
9
Q
Quelles sont les caractéristiques du transport des protéines dans la cellule?
A
Les protéines sont synthétisées dans le cytosol (par des ribosomes libres ou attachés au RE). Leur destin dépend de leur séquence en acides aminés qui peuvent contenir des signaux de tri. Ces protéines sont expédiées aux différents organites ou en dehors du RE selon 3 mécanismes.
10
Q
Vrai ou faux? La plupart des protéines contiennent des signaux de tri.
A
Faux. La plupart n’en contient PAS et restent dans le cytosol.
11
Q
Quels sont les 3 mécanisme selon lesquels les protéines se déplacent entre les compartiments?
A
- Le transport par systèmes de vannes (gated transport) : se déroule entre le noyau et le cytoplasme grâce aux pores nucléaires. Ces pores permettent l’entrée ainsi que la sorte de certains composés entre 2 environnements topologiquement équivalents.
- Le transport membranaire : par des translocateur protéiques qui se fait du cytosol vers un autre compartiment. C’est un moyen de traverser une membrane et de transporter entre deux environnements topologiquement différents.
- Le transport vésiculaire : se fait par des vésicules de transport membranaires qui sont issues de la lumière d’un premier compartiment pour aller se fusionner à la membrane d’un deuxième. Ce transport se fait entre deux environnements topologiquement équivalents mais qui ne sont pas adjacents.
12
Q
Comment décrire la route du trafic des protéines dans la cellule?
A
Le voyage commence au cytosol par la synthèse protéique sur ribosome.
Des signaux de tri dirigent le mouvement d’une protéine à travers les différents systèmes de transport.
À chaque station, une decisions est prise pour savoir si une protéine doit rester la, retourner ou continuer ailleurs. 
13
Q
Où sont contenus les signaux de tri?
A
Dans la séquence en AA de chaque protéine.
14
Q
Quelles sont les stations intermédiaires qui sont des lieux décisionnels lors du transport des protéines?
A
Ce sont le RE, Golgi, les vésicules sécrétoires et les endosomes tardifs.
15
Q
Comment fonctionne le transport vésiculaire?
A
Ce transport s’effectue dans des environnements topologiquement équivalents.
- Les vésicules de transports se chargent d’une cargaison issue de la lumière d’un compartiment.
- Par bourgeonnement elles se détachent par pincement pour aller libérer leur cargaison dans un deuxième compartiment en fusionnant avec la membrane qui entoure ce compartiment.
16
Q
Dans le transport vésiculaire qu’est-ce qui est conservé?
A
La membrane est également transférée et l’organisation initiale des protéines et des lipides dans la membrane du compartiment donneur est conservée dans la membrane du compartiment cible.
17
Q
Quelles sont les fonctions des signaux de tri des séquences de signal, des peptidases de signal et des patchs de signal?
A
Signaux de tri : La plupart des signaux de tri des protéines se trouve sous forme de séquence signale. Les différents modes de transport de celles-ci sont guidés par leurs signaux de tri.
Séquences signal : ce sont des séquences de 15 à 60 acides aminés qui se retrouvent au niveau N-terminal et qui constituent les signaux de tri d’une protéine.
Peptidiases de signal : reconnaissent souvent les séquences de signal et les éliminent une fois le tri terminé afin que ces séquences ne restent pas dans le système.
Patch de signal : ces lorsque les signaux de tri sont composés de multiples séquences d’acides aminés, réparties sur la protéine de qui impose que la protéine soit en configuration 3D pour pouvoir être reconnus. Ces patchs de signal ne sont pas éliminées après le transport.
18
Q
Par quoi les signaux de tri sont-ils reconnus durant le transport des protéines?
A
Par des récepteurs protéiques complémentaires qui sont spécifiques pour chaque signaux de tri.
19
Q
Qu’est-ce qui varie fortement dans une séquence signal? Qu’est-ce qui est important?
A
La séquence en acides aminés varie fortement, mais les séquences des protéines de même destination sont fonctionnellement interchangeables. Les acides aminés chargés positivement peuvent être remplacés par d’autres chargés positivement. La charge est très importante mais l’acide aminé en tant que tel non.
Les propriétés physiques (hydrophobicité) est plus importante que la séquence primaire en acides aminés pour conserver le transport.
20
Q
Comment les récepteurs protéiques complémentaires fonctionnent dans le transport des protéines?
A
Ils guident les protéines vers leur destination et les déchargent.
Fonctionnent de façon catalytique : retournent au point d’origine et sont réutilisés
Reconnaissent une classe de protéines et non une espèce donnée.
21
Q
Comment les organites se répliquent-ils?
A
Quand un cell épile se divise par division cellulaire, elle doit aussi dupliquer ses organites.
Les cellules font cela en incorporant de nouvelles molécules afin d’agrandir les organites déjà existants. Lorsque la cellule se divise, les organites se répartissent entre les 2 cellules filles.
En effet, la cellule ne peut pas produire de nouvelles membrane à partir de rien. Il est nécessaire d’avoir une membrane qui contient spécifiquement les translocateurs nécessaires à l’importation de certaines protéines du cytosol vers l’organite en question.
22
Q
Expliquez le transport entre le noyau et le cytosol.
A
C’est un transport bidirectionnel entre ces deux compartiments.
Les protéines du noyau (polymérases, TFs, histones) proviennent du cytosol.
L’ARNt et l’ARNm sont exportés au cytosol pour en faire la traduction.
Le cas des protéines ribosomiques vont du cytosol vers le noyau (assemblées avec ARNt) et sortent pour aller au cytosol (ribosomes).
23
Q
Comment caractériser la composition en l’enveloppe nucléaire?
A
Cette enveloppe entoure l’ADN et définit le compartiment nucléaire. Elle est composée de 2 membranes concentriques traversées par des pores.
Une membrane nucléaire interne est composé de protéines qui sont des sites d’encrage pour la chromatine et la lamina nucléaire (réseau protéique = soutien structurel de la membrane).
Une membrane nucléaire externe entoure la membrane interne qui est continue avec le RE. Elle est composée de ribosomes dont les protéines sont transportées dans l’espace périnucléaire
24
Q
Qu’est-ce que l’espace périnucléaire?
A
C’est l’espace entre la membrane nucléaire et le RE. Les protéines voyagent librement dans cet espace.
25
Quelle est la composition du pore nucléaire?
125 millions de Da et 30 protéines différentes ou nucléoporines. Ces protéines sont disposées selon une symétrie octogonale. Dans un seul noyau, il peut y avoir 3000-4000 complexes du pore nucléaire (CPN).
26
Vrai ou faux? L’enveloppe nucléaire de tous les eucaryotes est perforée de grosses structures CPN.
Vrai.
27
Quelles sont les différentes structures qui composent le complexe du pore nucléaire (CPN)?
1. Anneau transmembranaire : traverse la membrane et ancre les CPN dans la membrane nucléaire.
2. Protéines d’échafaudage : des nucléoprotéines qui donnent une structure d’anneau (certaines déforment la bicouche et stabilisent la courbure de la membrane).
3. Nucléoporines du canal qui tapissent le pore.
Voir image p. 651.
28
Comment se passe le transport dans les CPN?
Chaque CPN contient un ou plusieurs canaux ouverts remplis d’eau permettant le passage des petites molécules par diffusion passive entre deux espaces topologiquement équivalents. Les molécules plus petites ou égales à 5kDa peuvent diffuser rapidement tandis que les molécules plus grosses que 60kDa ont une entrée difficile. Ces grosses molécules ont besoin de transport actif pour entrer dans la cellule.
Cette diffusion est possible parce que le centre du CPN possède une structure fibrillaire enchevêtrée qui bloque le passage aux grosses molécules.
Les canaux sont ouverts en tout temps.
29
Quels sont les différents signaux de localisation nucléaire et leurs fonctions?
La présence de signaux de localisation nucléaire (NLS) sur les protéines assure la sélectivité et d’apporter vers le noyau seulement les protéines qui portent un NLS.
Il existe aussi des NES qui sont des signaux d’exportation nucléaire donc si des protéines portent un NES et qui sont dans le noyau, elles vont être exportées vers le cytosol.
Les grosses molécules nécessitent les signaux de tri tandis que les petites molécules non.
Les plus grosses molécules ont besoin de récepteurs spécifiques.
30
Où sont situés les NLS? De quoi sont-ils composées?
Dans plusieurs protéines, le signal équivaut à 1 ou 2 courtes séquences d’acides aminés riche en AA chargés positivement (Lys, Arg). Ces signaux peuvent être situés n’importe où dans la séquence ou sur une seule sous-unîtes d’un complexe multimérique.
31
Vrai ou faux? Une simple mutation peut empêcher le système de transport vers le noyau.
Vrai.
32
Comment se passe le transport entre le cytosol et le noyau?
Le transport débute quand la molécule lie les fibrilles émanant du CPN ce qui la fait procéder vers le centre du CPN.
33
Comment le transport des protéines à travers les membranes des autres organites que le noyau diffère du CPN?
Le transport dans les autres organites se fait par l’intermédiaire d’une protéine de transport qui enjambe 1 ou 2 bicouches lipidiques.
Dans le transport par CPN, les protéines sont transportées dans leur conformation repliée tandis que dans les autres organites, les protéines doivent être largement dépliées (sauf peroxysomes).
34
Comment les récepteurs d’importation nucléaire interagissent avec les NLS?
Pour initier l’importation nucléaire, les NLS doivent d’abord être reconnus par les récepteurs d’importation nucléaire. Chaque protéine réceptrice de la famille est spécialisée envers un groupe de protéines avec des NLS semblables. En effet, des groupes de protéines avec des NLS différents lient des récepteurs différents.
Les récepteurs d’importation nucléaire sont des protéines cytosolique solubles qui lient le NLS de la protéine à transporter ainsi que des protéines du NPC. Les protéines du NPC que les récepteurs lient sont des protéines possédant des répétitions Phe-Gly (FG-repeat). Ces répétitions FG servent de sites de liaison pour les récepteurs d’importation. Les complexes récepteur d’important nucléaire avec leur cargo se déplace at association-dissociation répétitives sur les répétitions FG adjacentes jusqu’à traverser du cytosol vers le noyau. Une fois rendu dans le noyau, les récepteurs relâchent leur cargo et retournent au cytosol.
35
Comment expliquer les protéines adaptatrices dans les récepteurs d’importation nucléaire?
Les récepteurs utilisent parfois des protéines adaptatrices qui forment un pont entre le récepteur et la NLS de la protéine à transporter. Ce système permet d’augmenter la diversité d’un récepteur pour différents NLS.
36
Comment fonctionnent les récepteurs d’exportation nucléaire?
Fonctionnent sur le même principe que l’importation mais dépend des NES au lieu des NLS ainsi que de récepteur d’exportation. Ils fonctionnent en sens opposé des récepteurs d’importation.
37
Les récepteurs d’exportation nucléaire sont codés par quels gènes?
Par la même famille de gènes des récepteurs de transport nucléaire ou caryophérines.
38
Vrai ou faux? Une protéine peut se lier à un récepteur qui ne reconnaît pas son NLS.
Faux.
39
Quelle est la source d’énergie utilisée pour l’import-export des protéines au noyau?
C’est la GTPase Ran.
L’énergie pour l’import et l’export des protéines au noyau est fournir par l’hydrolyse du GTP par Ran (une GTPase monomérique).
Cette GTPase est présente dans le noyau et dans le cytosol.
Il existe 2 conformations selon qu’un GTP ou un GDP y soit lié (Ran-GTP ou Ran-GDP).
40
Quelles sont les 2 protéines régulatrices de la GTPase Ran? Quelles sont leurs fonctions?
Dans le cytosol, GAP (GTPase activating protein) est une protéine régulatrice de Ran. Cette activation permet de passer de Ran-GTP à Ran-GDP, donc hydrolyse d’une GTP et utilisation de l’énergie.
Dans le noyau, GEF (guanine exchanging factor) qui est une protéine régulatrice de Ran permet l’échange de Ran-GDP en Ran-GTP, ce qui redonne de l’énergie au système.
41
Expliquez la compartimentalisation de Ran-GDP et de Ran-GTP. Qu’est-ce que cela entraîne?
La localisation de Ran-GDP au cytosol et de Ran-GTP au noyau résulte de la localisation de Ran-GAP et de Ran-GEF. Cela impose la direction du transport.
Ran-GDP est transporté au noyau par un récepteur spécifique. Une fois rendu au noyau, le GDP est échangé pour du GTP par Ran-GEF. Une fois Ran-GTP formé, elle s’en va au cytosol où Ran-GAP va hydrolyser le GTP pour du GDP. Il y aura à nouveau la formation de Ran-GDP.
42
Quelle Ran impose la direction de l’importation des protéines? Comment?
La localisation nucléaire de Ran-GTP impose la direction d’importation.
En effet,
1. Ran-GTP lie les récepteurs d’importation à leur arrivé au noyau causant ainsi le largage du cargo. Le largage s’effectue donc seulement au noyau. Une fois libre, les récepteurs d’importation liés à Ran-GTP sont transportés au cytosol.
2. Ran-GDP dans le cytosol ne lie pas les récepteurs d’importation chargés d’une protéine.
3. Le largage s’effectue donc seulement dans le noyau.
4. Une fois libre, les récepteurs d’importation liés à Ran-GTP sont transportés au cytosol où Ran-GAP hydrolyse Ran-GTP en Ran- GDP, et le cycle peut recommencer.
Voir schéma p.654 livre.
43
Comment les Ran influencent la direction de l’exportation nucléaire?
1. Ran-GTP au noyau favorise la liaison du cargo (NES) au récepteurs d’exportation.
2. Une fois dans le cytosol, Ran-GAP hydrolyse le GTP et le récepteur largue le cargo et Ran-GDP.
44
Comment le transport entre le noyau et le cytosol peut être régulé? Donnez l’exemple des lymphocytes.
Ce transport peut être régulé par le contrôle de l’accès à la machinerie de transport.
Certaines protéines TF (contiennent à la fois des signaux d’importation et d’exportation nucléaire) font continuellement la navette entre le noyau et le cytosol. Ainsi la vitesse d’importation ou d’exportation peut modifier la localisation d’une protéine.
Dans de nombreux cas, les cellules contrôlent le transport vers et hors du noyau en régulant les signaux d’exportation nucléaire (les activants ou les désactivants souvent par phosphorylation).
Le facteur nucléaire des lymphocytes T activés (NF-AT) est un régulateur transcriptionnel qui est phosphorylé au repos. Lorsque son NLS est phosphorylé, il est masqué et en impossibilité d’interagir avec un récepteur tandis que le NES est à découvert. Dans le cas d’un lymphocyte T, lorsqu’ils sont activés par un antigène étranger, la concentration intracellulaire de Ca2+ va augmenter ce qui va activer une protéine phosphatase qui va se fixer au NF-AT et le déphosphoryler ce qui va exposer le NLS et bloquer le NES. Cela va causer sa translocation au noyau et activer la transcription du gène.
Lorsque la concentration en Ca2+ diminue, la phosphatase se détache, cela libère le site. Le site NLS sera rephosphorylé et retransloqué au cytosol.
45
Donnez l’exemple du rétrocontrôle de la biosynthèse du cholestérol dans la régulation dans le transport entre le noyau et le cytosol.
La SREBP (protéine fixant à l'élément de reponse aux stérols), un régulateur transcriptionnel latent qui contrôle l’expression des enzymes de la biosynthèse du cholestérol, est d'abord synthétisé sous forme d'une protéine de membrane du RE s'il y a suffisamment de cholestérol dans la membrane en interagissant avec une autre proteine de membrane du RE, appelée SCAP (protéine activant la SREBP par coupure), qui fixe le cholestérol. Si le site de fixation du cholestérol sur SCAP est vide (à faibles concentrations de cholestéro), SCAP change de conformation et est intégrée avec la SREBP dans des vésicules de transport, qui livrent leur cargaison à l'appareil de Golgi, où deux protéases résidentes du Golgi clivent la SREBP pour libérer son domaine cytosolique de la membrane. Le domainecytosolique se déplace ensuite vers le noyau où il se fixe aux promoteurs des gènes codant les protéines impliquées dans la biosynthèse du cholestérol et active leur transcription. De cette façon, la synthèse du cholestérol est augmentée lorsque sa concentration tombe au-dessous d'un seuil.
46
Comment est déclenché la désagrégation de la lamina nucléaire?
Lorsqu'un noyau est démantelé lors de la mitose, les NPC et la lamina nucléaire se dissocient et l'enveloppe nucléaire se fragmente. Ce processus de démantelement est, du moins en partie, une conséquence de la phosphorylation directe des nucléoporines et des lamines nucléaires par la protéine kinase cycline-dépendante Cdk, qui est activée au début de la mitose. Au cours de ce processus, certaines protéines des NPC se fixent aux récepteurs d'importation nucléaire, qui jouent un rôle important dans la reconstitution du NPC à la fin de la mitose. Les protéines de membrane de l'enveloppe nucléaire, qui ne sont plus accrochées par une longe aux NPC, à la lamina et à la chromatine, se dispersent partout dans la membrane du RE. Le moteur protéique dynéine, qui se déplace le long des microtubules participe activement à la dissociation de l'enveloppe nucléaire de la chromatine. L'ensemble de ces événements dégrade la barrière qui sépare normalement le noyau du cytosol, et les protéines nucléaires qui ne sont plus fixées sur les membranes ou les chromosomes se mélangent complètement avec les protéines cytosoliques.
47
À quoi sert la lamina nucléaire?
Elle donne sa forme et sa stabilité à l’enveloppe nucléaire sur laquelle elle est ancrée, en s’attachant à la fois aux NPC et aux protéines transmembranaires de la membrane nucléaire interne.
La lamina interagit aussi directement avec la chromatine, qui elle-même, interagit aussi avec les protéines transmembranaires de la membrane nucléaire interne. Avec la lamina, ces protéines de la membrane interne fournissent des liens structuraux entre l’ADN et l’enveloppe nucléaire.
48
Lorsque les NPC se désagrègent et se dispersent dans le cytosol, à quelles protéines se lient certaines protéines du NPC?
Au cours de ce processus, certaines protéines des NPC se fixent aux récepteurs d'importation nucléaire, qui jouent un rôle important dans la reconstitution du NPC à la fin de la mitose.
49
À partir de quoi la membrane nucléaire se réforme-t-elle?
Ultérieurement au cours de la mitose, l'enveloppe nucléaire se rassemble à la surface des chromosomes fils. En plus de son rôle fondamental dans le transport nucléaire, la Ran-GTPase sert aussi de marqueur de position pour la chromatine au cours de la division cellulaire, quand les compartiments nucléaires et cytosoliques se mélangent. Comme Ran-GEF reste fixé à la chromatine quand l'enveloppe nucléaire se détruit, les molécules de Ran proches de la chromatine sont essentiellement sous forme fixée au GTP. Au contraire, les molécules de Ran qui en sont plus éloignées ont plus de chances de rencontrer Ran-GAP, qui est distribué à travers tout le cytosol; ces molécules de Ran sont essentiellement sous forme fixée au GDP.
En conséquence, les chromosomes dans les cellules en mitose sont entourés d'un nuage de Ran-GTP.
Ran-GTP libère les protéines NPC à proximité des chromosomes à partir des récepteurs d'importation nucléaire. Les protéines NPC libres s'attachent à la surface des chromosomes, où elles s'assemblent en nouveaux NPC. En même temps, les protéines de la membrane nucléaire interne et les lamines déphosphorvlées se fixent à nouveau la chromatine. Les membranes du RE enveloppent des groupes de chromosomes jusqu'à former une enveloppe nucléaire scellée.
Pendant ce processus, les NPC recommencent à importer activement les protéines qui contiennent un signal de localisation nucléaire. Comme l'enveloppe nucléaire est initialement étroitement appliquée à la surface des chromosomes, le noyau nouvellement formé exclut toutes les protéines, sauf celles qui étaient initialement liées aux chromosomes mitotiques et celles qui sont importées de façon sélective par les NPC. De cette manière, toutes les autres grosses protéines et les ribosomes sont maintenus hors du noyau qui vient de s'assembler.
50
Quelle molécule, qui joue un rôle fondamental dans le transport nucléaire, sert aussi de marqueur de position pour la chromatine quand les compartiments nucléaires et cytosoliques se mélangent lors de la mitose?
La RanGTPase.
51
Quelle molécule forme un nuage autour de la chromatine des cellules mitotiques ce qui a pour effet de déplacer localement les récepteurs d’importation nucléaire des protéines NPC?
RanGTP
52
Quelles sont les principales caractéristiques des mitochondries concernant leurs fonctions?
Elles sont entourées par une double membrane.
Spécialisés dans la synthèse d’ATP par la chaîne de transport des électrons et de la phosphorylation oxydative.
Possède son propre ADN et ses ribosomes pour une synthèse protéique autonome, par contre la plupart de leur protéines sont codées dans le noyau et importées dans la mitochondrie.
53
Comment expliquer la structure des mitochondries?
Il y a deux sous-compartiments : l’espace intermembranaire (en continuité avec les crêtes) et l’espace matriciel interne (à l’intérieur).
Ces compartiments sont formés par deux membranes mitochondriales (la membrane interne qui forme les crêtes et la membrane externe qui est en contact avec le cytosol).
54
Comment les nouvelles mitochondries sont-elles formées?
Elles sont produites par croissance d’organites pré-existant suivie par une fission.
Cette croissance nécessite une translocation des protéines du cytosol aux mitochondries (la translocation se fait à travers des deux membranes de la mitochondrie).
55
Quelles sont les grandes étapes qui expliquent le transport des protéines dans la mitochondrie?
Les protéines sont d’abord synthétisées sous forme de précurseur de protéines mitochondriales non repliées avec leurs chaperones dans le cytosol.
Ces protéines portent une ou des séquences signal qui les dirigent vers le sous-compartiement approprié.
Cette séquence signal est, la plupart du temps, enlevée par une signal peptidase. Par contre, d’autres la conservent si leur destination est dans une des deux membranes.
Ce transport fait intervenir des protéines de translocation TOM et TIM : TOM transféré les protéines à travers la membrane externe et TIM les transfère à travers la membrane interne.
56
Quels sont les différents composants des complexes TOM et TIM? Quelles sont leurs fonctions?
SAM : aide les protéines à se replier dans la membrane externe
TIM22 : aide à l’insertion de certaines protéines dans la membrane interne
TIM23 : transporte certaines protéines solubles dans la matrice et aide à l’insertion des protéines transmembranaire dans la membrane interne.
OXA : sert d’intermédiaire à l’insertion des protéines dans la membrane interne synthétisées dans les mitochondries.
TOM : transfère à travers la membrane externe.
TIM : transfère à travers la membrane interne.
57
Que se passe-t-il d’abord avec le précurseur de la protéine qui entre dans la mitochondrie pour aller dans la matrice?
Le précurseur de la protéine traverse les 2 membranes à la fois pour entrer dans la matrice. Il ne passe pas d’abord entièrement dans l’espace intermembranaire. En effet, il est capturé par TOM et par TIM directement après.
58
Quelle est la séquence d’événements des complexes TIM et TOM?
1. La séquence signal est reconnue par les récepteurs TOM puis la protéine est entraînée dans le canal de translocation.
2. La protéine est transloquée à travers TIM23 et travers les 2 membranes.
3. La protéine entre dans la matrice ou reste insérée dans la membrane interne.
4. Le signal est coupé ou pas par la signal peptidase et la protéine est repliée.
59
Par quoi est fournie l’énergie pour le transport des protéines dans la mitochondrie?
1. L’hydrolyse de l’ATP alimente l’importation des protéines mitochondriales au niveau de deux sites distincts (un situé à l’extérieur de la mitochondrie et l’autre dans la matrice).
2. Le potentiel de membrane au niveau de la membrane interne.
60
Quel est le processus concernant l’énergie et le transport des protéines dans la mitochondrie?
1. L’ATP est nécessaire pour libérer les protéines précurseur de leurs chaperonnes (hsp70) lorsque celles-ci s’attachent au complexe TOM.
2. Après insertion de la séquence signal dans TOM puis TIM, le gradient d’électrons (impliqué dans la synthèse d’ATP) est aussi requis pour la translocation à travers TIM.
3. Hsp70 mitochondriale agit comme moteur pour tirer le cargo dans la matrice en raison de son affinité pour protéines natives ce qui nécessite de l’ATP. Elles empêchent aussi la protéine de retourner en arrière. Elle aide au repliement par la suite.
61
Quelle est la fonction des porines et le rôle de la protéine SAM dans leur insertion dans la membrane externe des mitochondries? Quel est le processus?
Comme la membrane externe des bactéries (Gram -), la mitochondrie contient des pores appelés porines (protéines en baril β).
Les porines permettent le passage des ions et des métabolites à travers la membrane externe.
Les porines sont d’abord importées dans l’espace intermembranaire par TOM. Par contre, TOM ne peut pas intégrer les porines dans la bicouche donc la mise en place de la porine se fait à l’aide des complexes SAM. Les protéines sont menées à SAM par des chaperonnes.
62
Quels sont les deux mécanismes par lequels les protéines sont importées dans l’espace intermembranaire de la mitochondrie?
1. Les protéines qui séjournent dans l’espace IM sont libérées de la membrane interne par une protease. Même processus qu’avec TIM ou OXA mais la partie hydrophobe est clivée.
2. Oxydation par Mia40
- Certaines protéines solubles de l’espace intermembranaire sont oxydées par la protéine Mia40 lors de l’importation.
- Mia40 forme une liaison covalente intermédiaire par une liaison disulfure intermoléculaire qui permet de tirer la protéine transportée à travers le complexe TOM et l’empêcher d’être re-capturer.
- Mia40 est réduite dans le processus puis reoxydee par la chaîne de transport des électrons de sortie qu’elle puisse catalyser le prochain cycle.
63
Comment expliquer le fonctionnement de l’importation des protéines dans la membrane interne sans passer par la matrice?
Seule la séquence-signal entre dans la matrice par TIM23.
Une séquence d’arrêt de transfert (hydrophobe) arrête la translocation.
TOM tire la protéine dans l’espace intermembranaire.
La séquence-signal est coupée dans la matrice et la séquence hydrophobe est libérée de TIM23 et reste attaché à la membrane interne.
64
Comment expliquer le processus de l’importation des protéines dans la membrane interne via la matrice?
TIM23 transporte toute la protéine dans la matrice.
La séquence signal est coupée dans la matrice.
La séquence hydrophobe guide la protéine vers OXA qui l’insère dans la membrane interne.
65
Comment décrire le processus par lequel une protéine est importée dans la membrane interne avec TIM22?
Les protéines à multiples passages de la membrane interne qui fonctionnent comme transporteurs de métabolites et contiennent des séquences signal internes et serpentent à travers la complexe TOM en formant une boucle.
Elles se fixent ensuite aux chaperonnes de l’espace intermembranaire qui guident les protéines vers le complexe TIM22.
La protéine est ensuite insérée dans la membrane avec l’énergie fournit par le gradient électrochimique de la membrane.
66
Comment une protéine de l’espace intermembranaire peut être libérée de la membrane interne?
Certaines protéines solubles de l’espace intermembranaire peuvent aussi utiliser les voies 1 et 2 avant d’être libérées dans l’espace intermembranaire par une deuxième signal peptidase, dont le site actif se retrouve dans l’espace intermembranaire et qui retire la séquence signal hydrophobe.
67
Comment se fait le transport des petits métabolites dans la membrane interne de la mitochondrie?
Le transport des petits métabolites par la membrane interne se fait par une famille de transporteurs spécifiques différents des porines, absentes de la membrane interne.
Mis en place par TIM22.
68
Quelle est la composition de Mia40? Quelle énergie utilise-t-elle?
C’est une protéine à motifs Cys (IM).
Elle utilise l’énergie du gradient électrochimique.
69
Comment décrire la composition et les fonctions des peroxysomes?
Composition : membrane simple, pas d’ADN ni de ribosomes.
Toutes leurs protéines sont codées dans le noyau. Ils les acquièrent par importation du cytosol et en partie via le RE.
Ce sont des sites majeurs d’utilisation de O2. Ils contiennent différentes enzymes oxydatives (catalase, urate oxydase) a des quantités tellement élevées que les peroxysomes ressortent en microscopie électronique à cause de la protéine cœur cristalloïde.
Les enzymes y utilisent l’O2 pour éliminer l’hydrogène de substrats potentiellement toxiques pour la cellule ce qui génère du H2O2. Ce H2O2 est utilisé par la catalse pour oxyder des molécules toxiques (sont EtOH).
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Quelles sont les 2 réactions importantes dans le peroxysome?
1. Réaction oxidative : la dégradation des molécules d’acide gras par β-oxydation pour donner de l’AcCoA (cycle de l’acide citrique)
2. Première réaction de formation des plasmalogènes (phospholipides abondants dans la myéline). Les déficiences en plasmalogène est la raison pour laquelle plusieurs maladies peroxysomiques entraînent des maladies neurologiques.
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Comment expliquer le mécanisme d’importation des protéines dans les peroxysomes? Quel est le signal d’import? Quelle est la source d’énergie?
Une séquence spécifique d’acides aminés (Ser-Lys-Leu) constitue le signal d’import.
23 peroxines participent à l’importation des protéines sous forme repliée. L’importation se fait grâce à l’hydrolyse de l’ATP.
6 peroxines forment un translocateur (pore)
Un complexe (Pex5 [récepteur] et cargo) s’insère dans la membrane au niveau de protéines d’amarrage (peroxines). Cela forme un pore membranaire au travers duquel le cargo est libéré dans la matrice.
Après avoir livré sa cargaison dans la lumière des peroxysomes, Pex5 subit une ubiquitinylation (mono-ubiquitiné) et est recyclé au cytosol.
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Qu’est-ce que le syndrome de Zellweger?
Maladie héréditaire humaine.
Anomalie des protéines d’importation (incl. Pex 5 et Pex 7) → déficience des peroxysomes.
Les cellules avec des peroxysomes « vides »
Anomalies du cerveau, du foie, et des reins
Patients meurent peu après la naissance
Met en évidence l’importance du processus d’importation des protéines dans les peroxysomes et des peroxysomes eux-mêmes
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La prolifération des peroxysomes s’effectue par un mécanisme faisant appel à des processus. Lesquels?
On a longtemps débattu pour savoir si les nouveaux peroxysomes provenaient de peroxysomes préexistants par croissance et fission comme nous l'avons décrit pour les mitochondries et les plastes - ou s'ils ont pour origine un compartiment spécialisé du réticulum endoplasmique (RE). Les deux hypothèses peuvent être partiellement vraies (Figure 12-30). La plupart des protéines de la membrane des peroxysomes
sont produites dans le cytosol, puis insérées dans la membrane des peroxysomes préexistants; mais d’autres sont d’abord insérées dans la membrane du RE, où elles sont empaquetées pour former des vesicules spécialisées précurseurs de peroxysomes. Les nouvelles vésicules précurseurs peuvent ensuie fusionner les unes avec les autres et commencer à importer d’autres protéines peroxysomiques en utilisant leur propre machinerie d’importation, jusqu’à former des peroxysomes matures qui peuvent entrer dans un cycle de croissance et fission.
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Comment caractériser la structure et la composition du RE?
La membrane du RE constitue plus de 50% de la membrane totale d’une cellule.
Il est organisé en un labyrinthe réticulé de tubules et de feuillets qui s’entendent dans tout le cytosol.
Tous les tubules et les sacs sont interconnectés et leur membrane est en continuité avec la membrane nucléaire externe.
Le RE et la membrane nucléaire forment un feuillet continue formant un seul espace interne : la lumière du RE ou citerne du RE.
Le RE rugueux forme des piles orientées de citernes aplaties. Le RE lisse est relie à ces citernes.
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Quelles sont les fonctions du RE?
1. Biosynthèse des protéines et des lipides
2. Réservoir de Ca2+ qui est utilisé en réponse aux signaux. Sa libération cause la contraction musculaire dans les cellules musculaires.
3. Site de production de toutes les protéines et lipides transmembranaires des organites
4. Les protéines secrétées à l’extérieur de la cellule et celles destinées à la lumière du RE, du Golgi et des lysosomes, passent toutes par la lumière du RE.
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Quelles sont les particularités du RE rugueux?
Il est recouvert de ribosomes.
Le processus d’importation des protéines au RE commence avant que le peptide ne soit complètement synthétisé (processus co-traductionnel au lieu de post-traductionnel comme dans les mitochondries par exemple). En effet, le ribosome est attaché à la membrane du RE, donc cela permet à une extrémité de la protéine d’être transloquée dans le RE pendant que l’autre extrémité continue à être synthétisée.
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Quelles sont les particularités du RE lisse?
Les régions du RE qui ne présentent pas de ribosomes sont appelées RE lisse. Il est habituellement rare.
Le RE lisse est abondant dans certaines cellules spécialisées:
1. Cellules qui synthétisent les hormones stéroïdiennes. Le RE lisse accueille les enzymes de la stéroïdogénèse.
2. Hépatocytes (foie): site de production des lipides composant les particules de lipoprotéines utilisées pour transporter les lipides dans le sang
3. Le RE lisse contient les cytochromes P450, des enzymes impliquées dans la détoxification des produits toxiques et les médicaments
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En quoi consiste le RE de transition?
Dans la plupart des cellules, les régions de RE lisse sont rares et le RE est souvent en partie lisse et en partie rugueux. C’est ce qu’on appelle le RE de transition.
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Qu’est-ce qu’un microsome?
C’est lorsque le RE se fragmente, il se rescelle en de nombreuses petites vésicules fermées appelées microsomes.
C’est un RE artificiel qui a été produit pour étudier le RE.
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Quelle différence existe-t-il entre microsomes rugueux et microsomes lisses?
Les microsomes provenant du RE rugueux sont garnis de ribosomes et sont donc appelés microsomes rugueux.
Quand ils sont dépourvus de ribosomes, ce sont des microsomes lisses.
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Si vous aviez à isoler du RE lisse, de quels types cellulaires partiriez-vous?
À partir de cellules hépatiques ou musculaires.
82
Qu’est-ce que l’hypothèse du signal?
Selon cette hypothèse, une séquence signal en N- terminal dirige la protéine vers le RE, puis est coupée par une signal-peptidase située dans le RE qui coupe la séquence.
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Quels sont les 2 types de protéines en cours de synthèse qui peuvent être importées dans le RE?
Le RE sélectionne et capture dans le cytosol des protéines en cours de synthèse.
1. Les protéines transmembranaires : elles sont partiellement transloquées à travers la membrane du RE et y restent enchâssées. Elles sont activés dans le RE ou ailleurs.
2. Les protéines hydrosolubles : elles sont complètement transloquées et libérées dans la lumière du RE. Elles ont pour but d’être sécrétées ailleurs ou soit de rester dans le lumière du RE ou d’un autre organisme.
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Les protéines sont dirigées au RE par quoi?
Par une séquence signal du RE qui est hydrophobe et qui initie la translocation.
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Vrai ou faux? Même si elles sont repliées, les protéines peuvent être importées dans la mitochondrie.
Faux. Il faut absolument qu’elles soient non repliées.
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Quelles sont les 2 composantes que contiennent les complexes TIM et TOM?
1. Une partie agit en tant que récepteur.
2. Une autre partie forme un canal.
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Quel est le seule organite qui importe ses protéines de façon déjà repliées?
Ce sont les peroxysomes.
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L’importation des protéines dans les peroxysomes s’effectue par un mécanisme faisant appel à 2 processus. Lesquels?
La fusion et la fission.
89
Vrai ou faux? Le RE est un organite très dynamique.
Vrai.
90
Dans quel RE se fait l’importation des protéines?
Dans le RE rugueux.
91
Dans quelle partie du corps le RE lisse est-il abondant?
Dans le muscle, car il forme le réticulum sarcoplasmique, le réservoir de Ca2+.
92
Comment les protéines sont dirigées au RE?
Les protéines sont dirigées au RE par une séquence signal du RE, hydrophobe, qui initie la translocation.
93
Quel est le principe du polyribosome dans l’hypothèse du signal?
C’est que 1 ARNm lie plusieurs ribosomes, donc il y a plusieurs translocations simultanées.
94
Quelles sont les principales caractéristiques du pore aqueux du translocateur du RE?
C’est par la que la protéine traverse la membrane.
C’est une structure dynamique.
95
Quel est le rôle de la SRP dans la translocation dans le ribosome?
La SRP (signal-recognition particule) fait la navette entre la membrane du RE et le cytosol.
Elle se fixe sur la séquence signal et sur le récepteur de la SRP dans la membrane du RE.
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Expliquez le processus de translocation faisant intervenir la SRP.
1. La SRP s’enroule autour de la grande sous-unité du ribosome. Une de ses extrémités se lie à la séquence signal dès que celle-ci émerge du ribosome. Son autre extrémité bloque le site de fixation du facteur d’élongation ce qui permet d’arrêter la synthèse protéique et donne le temps au ribosome de fixer le RE avant de terminer la synthèse et éviter que la protéine ne soit libérée dans le cytosol.
2. Le complexe SRP-ribosome se lie au récepteur SRP sur la membrane du RE ce qui lui permet d’atteindre le translocateur. La protéine de translocation insère la protéine dans la membrane ce qui entraîne l’hydrolyse du GTP.
3. La SRP est alors libérée de son récepteur et retourne dans le cytosol.
4. Le translocateur continue de transférer le peptide en formation à travers la membrane.
97
Qu’est-ce qui cause l’ouverture du pore pour la translocation dans le processus de translocation dans le RE?
C’est une fois que la séquence signal est libérée de la SRP, c’est la séquence signal qui va déclencher l’ouverture du pore dans la protéine de translocation.
98
Quand est-ce que le translocateur est ouvert ou fermé dans la translocation dans le RE?
Il est toujours fermé jusqu’à ce que le ribosome d’y fixe.
99
En quoi la SRP est un système de sécurité important?
Elle permet d’éviter les dégâts que pourraient causer les hydrolases lysosomales dans le cytosol.
Elle empêche le repliement de la protéine en une structure compacté avant d’atteindre le RE. En effet, si la protéine est repliée, elle ne passera pas dans le pore.
100
Quelles sont les caractéristiques du complexe Sec61?
Le centre du translocateur est appelé complexe Sec61 qui est pourvu d’une vanne ce qui lui permet de s’ouvrir de façon transitoire quand la protéine traverse la membrane.
Il peut aussi s’ouvrir comme une couture sur son côté ce qui offre un accès latéral au cœur hydrophobe de la membrane permettant la libération du peptide signal coupé ainsi que l’insertion des protéines membranaires.
101
Le processus co-traductionnel de la translocation des protéines dans le RE crée 2 populations de ribosomes. Lesquelles?
1. Les ribosomes liés à la membrane du RE qui synthétisent les protéines destinées au RE.
2. Les ribosomes libres qui synthétisent toutes les protéines qui ne sont pas destinées au RE.
102
Quels sont les 3 types de protéines qui sont transloquées dans le RE?
1. Les protéines solubles (résidentes ou pour la sécrétion).
2. Les protéines à un seul domaine transmembranaire.
3. Les protéines à multiples domaines transmembranaire.
103
Quelles sont les différentes formes de protéines transmembranaires?
Sous forme d’une simple ou de plusieurs hélices α ou d’un feuillet β enroulé sur lui-même.
Exposées d’un seul côté ancrées dans le feuillet cytosolique par une hélice α.
Liaison covalente entre une chaîne lipidique du feuillet cytosolique. La protéine est synthétisée dans le cytosol puis ancrée à la membrane par différents types de liaisons.
Avec un ancre GPI qui fait une liaison covalente avec un phosphatidylinositol (via un oligosaccharide).
104
Quelle est la caractéristique principale des protéines transmembranaires?
Elles sont amphipathiques : les régions hydrophobes traversent la membrane et interagissent avec les queues des lipides. Leur caractère amphipatique déterminé de quel côté la protéine sera ancrée dans la membrane.
105
Comment se fait la translocation des protéines solubles dans le RE?
En liant une séquence signal du RE en NH2, le translocateur ouvre son pore et permet le transfert du peptide.
Une fois le transfert terminé, la signal peptidase coupe la séquence signal.
Une fois la protéine transloquée au complet, le pore se ferme et le translocateur s’ouvre latéralement libérant la séquence signal dans la membrane où elle sera dégradée.
106
À quoi sont nécessaires les deux vannes que possède le translocateur?
1. Le transport à travers la membrane
2. La libération latéralement à l’intérieur de la membrane permettant aux portions hydrophobes des protéines d’envahir la membrane. Elle est essentielle à l’intégration des protéines membranaires.
107
Pour le transport des protéines solubles, la séquence signal est reconnue deux fois. Quand?
1. Premièrement dans le cytosol par SRP.
2. Ensuite par le translocateur ce qui permet l’ouverture du pore.
108
Quelles sont les caractéristiques de l’insertion des protéines trans-membranaires à un seul domaine?
Certaines parties du peptide sont transloquées alors que d’autres ne le sont pas. En effet, la séquence signal initie la translocation, mais elle s’arrête au niveau d’un signal d’arrêt du transfert (segment hydrophobe) ou pas.
109
Comment expliquer l’insertion d’une protéine à un seul domaine transmembranaire à l’aide d’une séquence hydrophobe dans le RE?
Une séquence signal N-terminale initie la translocation mais un autre segment hydrophobe de la chaîne polypeptidique arrête ce processus de transfert avant que toute la chaîne n’ait été transloquée. Ce signal d’arrêt de transfert ancre la protéine dans la membrane une fois qu’une séquence signal RE-spécifique a été clivée et libérée du translocateur.
La séquence d’arrêt est à transférée dans la membrane par la vanne latérale et y reste sous forme d’un seul segment en hélice α qui traverse la membrane.
C’est le côté N-terminal qui sera dans le RE tandis que le côté C-terminal sera dans le cytosol.
110
Comment expliquer la translocation d’une protéine transmembranaire à un seul passage dans la membrane avec une séquence signal interne?
La SRP se fixe à la séquence signal interne. La SRP amène le ribosome synthétisant la protéine sur la membrane du RE et la séquence signal RE-spécifique sert alors de signal de début de transfert en initiant la translocation de la protéine.
Après sa libération du translocateur, la séquence interne de début de transfert reste dans la bicouche lipidique sous forme d’une hélice α à un seul passage traversant toute l’épaisseur de la membrane.
La séquence signal peut se fixer au translocateur dans 2 orientations, donc les extrémités N-terminale et C-terminale ne sont pas tjrs du même côté.
111
De quoi dépend l’orientation de la séquence signal dans le translocateur?
Elle dépend de la distribution des acides aminés chargés positivement avant ou après le cœur hydrophobe de la séquence.
Une charge positive aura tendance à aller du côté cytosolique tandis qu’une charge négative du côté luminal.
112
Vrai ou faux? Il existe un seul mode d’insertion d’une protéine contenant un domaine transmembranaire dont l’extrémité N- terminale est localisée dans la lumière du RE.
Faux!
113
Quelles sont les caractéristiques générales de l’insertion des protéines transmembranaires à plusieurs domaines dans la membrane du RE?
La chaîne polypeptidique traverse à plusieurs reprises.
1. Une séquence signal interne sert de signal de début de transfer et initie la translocation.
2. Une séquence de fin de transfert est atteinte.
3. Dans une protéine à double passage, le peptide est libéré dans la membrane et pour une protéine à plusieurs passages, une autre séquence de début de transfert serait rencontré et ré-initialise la translocation dud peptide jusqu’à la prochaine séquence suivante de fin de transfert.
114
Quelles sont les étapes de translocation des protéines à plus de deux domaines transmembranaires dans la membrane du RE?
1. Une séquence signal interne sert de signal de début de transfert et initie la translocation.
2. Une séquence de fin de transfert est atteinte.
3. Le peptide est libéré dans la membrane.
4. Une deuxième séquence de signal interne réinitie un autre transfert jusqu’à ce que toutes les séquences signal soient intégrées dans la membrane.
115
Quelles sont les caractéristiques des séquences de signal des protéines à multiples domaines transmembranaires?
Une séquence de signal hydrophobe peut fonctionnner comme une séquence de début ou de fin de transfert selon sa localisation sur le peptide.
La distinction entre les séquences de début et de fin de transfert résulte de leur ordre relatif.
La SRP examine le peptide à partir de l’extrémité N-terminale. Le premier segment hydrophobe devient la séquence de début de transfert et le suivant est reconnu comme une séquence de fin de transfert.
116
Qu’en est-il de protéines qui sont intégrées à la membrane par une hélice situé en C-terminal?
La majeure partie de la protéine demeure dans le cytosol. La reconnaissance par SRP n’est pas possible ou problématique parce que la séquence signal doit se trouver en C-terminale.
C’est donc un complexe qui capture l’hélice α hydrophobe en C-terminale et qui la charge sur l’ATPase GET-3. GET-3 interagit ensuite avec un complexe récepteur GET-1 GET-2 qui fonctionne comme une machine à insérer les protéines dans la membrane. Pour se faire, de l’ATP est hydrolysé.
117
Vrai ou faux? Le mode d’insertion d’une protéine dans le RE déterminé son orientation dans toutes les autres membranes. En effet, toutes les soupes d’une même chaîne protéique ont la même orientation dans la bicouche.
Vrai.
118
Comment caractériser l’asymétrie de la membrane du RE?
Elle est asymétrique. Les domaines exposés d’un côté sont différents des domaines exposés de l’autre. Cette asymétrie est conservée lors du transport des protéines d’un compartiment à l’autre.
119
Vrai ou faux? Les protéines transmembranaires sont toujours insérées à partir de la face cytosolique du RE.
Vrai.
120
À quoi servent les signaux de rétention dans le RE et sur quels types de protéines les retrouve-t-on?
De nombreuses protéines de la lumière du RE sont en transit, en route pour d'autres destinations; cependant d'autres résident dans le RE de manière permanente et y sont presentes en grandes concentrations. Ces protéines résidentes du RE contiennent, au niveau de leur extrémité C-terminale, un signal de rétention dans le RE, forme de quatre acides aminés, responsable de leur maintien dans le RE. Certaines de ces protéines sont des catalyseurs qui aident les nombreuses protéines transloquées dans la lumière du RE à se replier et à s'assembler correctement.
121
Qu’est-ce que la glycolysation dans le RE? Sur quels acides aminés?
C’est l’addition de sucres sur les protéines.
C’est une des fonctions majeures du RE.
55% des protéines eucaryotes du RE sont glycosylées. Plusieurs protéines cytosoliques sont aussi glycolysées sur Ser ou Thr mais avec des sucres plus simples (1 N-acétylglucosamine).
122
Quelles sont les étapes de la glycosylation dans le RE? Par quoi est lié l’oligosaccharide précurseur dans la membrane?
Une molécule lipidique (dolichol) ancre le précurseur oligosaccharidique dans la membrane du RE. L’oligosaccharide précurseur est lié au lipide dolichol par une liaison pyrophosphate riche en énergie qui permet de fournir l’énergie à la réaction de glycosylation.
L’oligosaccharide précurseur est transféré sur l’asparagine dès que cet acide aminé émerge dans la lumière du RE lors de la translocation.
1. Un précurseur oligosaccharidique est préformé et est transféré sur le groupement NH2 de la chaîne latérale d’une asparagine de la protéine. Ils sont liés par une liaison N-osidique ou lié à l’asparagine. Ce transfert est catalyse par une oligosaccharyl transférase située dans la lumière du RE.
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Qu’est-ce qui est associé à chaque protéine de translocation pour permettre de bien effectuer la glycolysation?
Une copie de l’oligosaccharyl transférase est associée à chaque protéine de translocation pour lui permettre de scanner et de glycosyler avec efficacité.
124
À quoi sert la glycosylation? Quelles sont les détails?
Plusieurs protéines nécessitent une N-glycosylation pour se replier correctement dans le RE.
Deux protéines chaperonnes du RE, la calnexine et la calreticuline se lient sur les sucres des protéines qui contiennent un seul glucose terminal et qui ne sont pas complètement repliées, les retenant ainsi au RE.
Une fois le dernier glucose éliminé par la glucosidase, la protéine se dissocie des chaperonnes et peut quitter le RE.
125
Comment la calnexine et la calréticuline peuvent- elles distinguer les protéines correctement repliées de celles qui ne le sont pas?
La réponse réside dans une autre enzyme du RE, une glycosyltransférase qui continue à ajouter un glucose sur les oligosaccharides ayant perdu leur dernier glucose. Elle n’ajoute ce glucose que sur les oligosaccharides attachés sur des protéines non repliées. Ainsi, une parité une non repliée subit des cycles continu d’élagage et d’addition de glucose et garde une affinité pour la calnexine et la calréticuline jusqu’à ce qu’elle atteigne son état complètement replié.
126
Que se passe-t-il après le transfert du bloc oligosaccharide sur la protéine?
Une glucosidase enlève les 3 derniers glucoses qui sont remplacés immédiatement par un glucose mis par une glycosyltransférase.
127
Quelles sont les étapes de la glycosylation dans le RE
1. Le bloc d’oligosaccharide est transféré sur la chaîne peptidique.
2. Une glucosidase enlève les 3 derniers glucoses qu’une glycosyltransférase remplace immédiatement par un glucose. Si cela arrive, ça veut dire que la protéine n’est pas correctement repliée et elle doit être retenue dans le RE.
3. L’élimination du glucose terminal libère la protéine de la calnexine.
4. La glycosyltransférase transfère un nouveau glucose si la protéine n’est pas correctement repliée ce qui renouvelle l’affinité de celle-ci pour la calnexine.
5. Le cycle se répète jusqu’à ce que la protéine soit correctement repliée.
128
Quelle est l’enzyme cruciale qui détermine si la protéine est correctement repliée?
C’est la glycosyltransférase, car grâce à elle une protéine pas complètement repliée va rester dans le RE tant et aussi longtemps qu’elle ne l’est pas.
129
Que se passe-t-il avec les protéines qui se replient mal dans le RE?
Malgré toute l’aide apporté par les chaperonnes, jusqu’à 80% des protéines transloquées dans le RE ne se replient pas correctement.
Ces protéines sont exportés du RE au cytosol par un mécanisme de rétrotranslocation où elles sont dégradées par le protéasome ou par autophagie.
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Quel est le processus qui permet à une protéine mal repliée de passer du RE au cytosol?
1. En plus des lectines du RE qui reconnaissent les oligosaccharides, des chaperons et les disulfure isomérase des protéines s’associent avec les protéines qui doivent être dégradées. Les chaperons empêchent l’agrégation des protéines qui peuvent s’être formée de façon incorrecte.
2. Les protéines qui arrivent au translocateur sont marquées par une étiquette de polyubiquitine par une enzyme E3 ubiquities ligase. Cela indique qu’elles doivent être détruites.
3. Grâce à l’hydrolyse de l’ATP, une ATPase hexomérique de la famille des ATPases AAA tire la protéine dépliée à travers le translocateur vers le cytosol.
4. Une N-glycanase enlève en bloc les chaînes d’oligosaccharides de la protéine en question.
5. Guidée par son étiquette polyubiquitine, la protéine est déglycosylé et est rapidement introduit dans le protéasome où elle est dégradée.
131
La sélection des protéines qui doivent être exportées du RE pour être dégradée est un vrai défi. Comment cela est-il possible?
Les oligosaccharides liés à l’ASN facilite cette distinction en mesurant le temps passé par une protéine dans le réticulum endoplasmique.
L’élagage d’un mannose se fait habituellement après le retrait des 3 glucoses. Ce processus est très lent et laisser le temps à la protéine correctement repliée de sortir du RE. Une fois un mannose enlève par la mannosidase, la protéine est reconnue par l’appareil de rétrotranslocation et doit se faire dégrader.
Si la protéine réussi à se replier correctement avant que la mannosidase arrive et enlève un mannose, elle peut sortir du RE. Par contre, si elle n’arrive pas à se replier et passe par plusieurs cycles, la mannosidase va réussir à lui enlever un mannose et elle sera dégradée.
En effet, une protéine qui prend trop de temps à se replier donne l’opportunité à la mannosidase d’agir ce qui enclenche le processus de sa rétrotranslocation et sa dégradation. En effet, une protéine qui n’arrive pas à se replier après un certain temps risque de ne jamais réussir et vaut mieux l’éliminer tout de suite.
132
Qu’est-ce que la réponse aux protéines mal repliées?
Les cellules surveillent constamment la présence de protéines mal repliées.
L’accumulation de protéines mal repliées dans le RE déclenché une réponse aux protéines dépliées.
Cette réponse se traduit par l’activation de facteurs de transcription contrôlant la transcription de gènes qui augmentent la capacité de repliement des protéines du RE et qui augmente la transcription des chaperonnes et des protéines impliquées dans la rétrotranslocation et la dégradation.
Cela se fait grâce à trois mécanismes.
133
Expliquez la voie IRE1 dans la réponse aux protéines dépliées.
1.IRE1 est un domaine transmembranaire qui comporte un domaine kinase ainsi qu’un domaine ribonuclease. Lorsque la protéine dépliée se fixe dans la lumière du RE à ce domaine, ceux-ci dimérisent et chacun phosphoryle l’autre domaine.
2. Après cette phosphorylation, le domaine ribonucléase est démasqué et il peut exciser un brin d’ARNm pour en exciser un intron (il reste les deux exons des extrémités).
3. Les exons sont joints grâce à une ARN ligase.
4. L’ARNm épissé est ainsi traduit en une protéine de régulation transcriptionnelle.
5. Cette protéine de régulation entre dans le noyau et active la transcription de gènes qui vont faire agrandir le RE afin que les protéines aillent plus de facilitée à se replier ainsi que d’augmenter la dégradation des protéines mal repliées.
134
Expliquez la voie PERK dans la réponse aux protéines mal repliées.
1. PERK est un domaine transmembranaire kinase qui se dimérise lorsqu’une protéine mal repliée s’y lie. Les deux domaines se phosphorylent mutuellement.
2. PERK peut maintenant phosphoryler un facteur d’initiation de la transcription ce qui l’inactive.
3. L’inactivation de ce facteur de transcription à deux conséquences : 1) cela inhibe toutes les synthèses protéiques dans la cellule ce qui réduit l’influx de nouvelles protéines dans le RE. Ainsi, il y a moins de protéines qui doivent se replier. 2) cela induit la production d’un régulateur transcriptionnel spécifique qui est transcrit quand les facteurs de transcription sont rares.
4. Ainsi, la protéine régulatrice de la transcription formée va dans le noyau pour aider à activer la transcription de gènes qui codent pour les protéines qui sont importantes pour la réponse aux protéines dépliées.
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Expliquez la voie ATF6 dans la réponse aux protéines mal repliées.
1. Ce récepteur contient un régulateur transcriptionnel qui sera éventuellement livré dans le noyau.
2. L’accumulation de protéines mal repliées dans le RE signal à ATF6 d’être transporté du RE vers l’appareil de GOLGI.
3. Dans la membrane de GOLGI, ATF6 rencontre des protéases qui clivent son domaine cytosolique. Cela résulte en une transcription active et libre d’une protéine qui peut migrer dans le noyau.
4. Une fois dans le noyau, cette protéine aide a activer la transcription de gènes qui codent pour des protéines impliquées dans la réponse aux protéines dépliées.
