Cours 6 - Signalisation

Question 1

Comment sont appelés les récepteurs cellulaires de surface qui perçoivent des signaux?

Answer 1

Les transducteurs de signal.

Question 2

Donner des exemples de types de transducteurs de surface. (3)

Answer 2

• Récepteurs couplés à des canaux ioniques
• Récepteurs couplés aux protéines G (GPCR)
• Récepteurs couplés aux enzymes

Question 3

Les GPCR sont impliqués dans quelles activités physiologiques?

Answer 3

• Olfaction
• Goût
• Vision
• Neurotransmission
• Réponse aux hormones
• Inflammation

Question 4

Les GPCR sont couplées avec une autre protéine à l’intérieur de la cellule. Laquelle?

Answer 4

Une protéine G hétérodimérique.

Question 5

Quelles sont les 6 étapes du mécanisme des GPCRs?

Answer 5

1. Lors d’une interaction avec son ligand, il y a un changement de conformation dans la partie intracellulaire de la GPCR.
2. Ce changement de conformation permet le recrutement d’une protéine G (une GTPase hétérotrimérique)
3. Les GPCRs agissent comme des GEFs sur leur protéine G, permettant la sous unité α de devenir active (« allumées »)
4. L’interaction avec le GTP cause une dissociation de la sous-unité α et le complexe βγ (Il y a au moins vingt sous unités a mais seulement un complexe βγ)
5. Interaction entre le complexe α et un ‘‘effecteur’’.
6. Hydrolyse du GTP par l’activité GTPase retourne le complexe à son état inactif. Cette activité est stimulée par des GAPs, soit des RGS (regulator of G protein signaling), soit par les effecteurs. De cette façon, l’activité de la protéine G est rapide, mais de courte durée.

Question 6

Qu’est-ce qu’est un RGS? À quoi sert-il?

Answer 6

C’est un regulator of G protein signaling qui agit comme un GAP pour les GPCRs et arrête l’activité de la protéine G.

Question 7

Quelle sous-unité des GPCRs est importante pour la fonction de signalisation de la molécule?

Answer 7

La sous-unité alpha.

Question 8

Quelles sont les 3 méthodes d’inactiver un GPCR?

Answer 8

• Séquestration du récepteur dans un endosome
• Dégradation du récepteur
• Inactivation / désensibilisation avec un inhibiteur.

Question 9

Que sont les GRK?

Answer 9

Ce sont des G-protein linked receptor kinase qui inactivent les GPCRs.

Question 10

Expliquer comment fonctionnent les GRK.

Answer 10

Les GRK phosphorylent les GPCR une fois que ces dernières ont été activées. Cette phosphorylation inactive le récepteur (désensibilisation) et permet de lier l’arrestine qui bloque l’activité (inactivation) du GPCR et qui peut lier la clathrine et l’adaptine, AP2, ce qui mène à son endocytose (séquestration).

Question 11

Suite à l’endocytose des récepteurs, quels sont les 4 destins possibles?

Answer 11

• Dégradation.
• Recyclage, retour à la membrane via un endosome de recyclage (rapide ou lent selon certains facteurs). À plus ou moins la même place.
• Recyclage mais à un autre endroit.
• Laisser les récepteurs dans les endosomes pour faire des endosomes de signalisation.

Question 12

Le recyclage des GPCR dépend de quoi?

Answer 12

De la dissociation avec l’arrestine et de la déphosphorylation par une phosphatase.

Question 13

Vrai ou faux : un GPCR endocytosé et phosphorylé sera recyclé à la membrane plasmique.

Answer 13

Faux : il sera dégradé.

Question 14

Quelles sont les 2 façons d’avoir des récepteurs de la membrane plasmique à un endroit précis sur la membrane?

Answer 14

• Signaux qui vont envoyer le récepteur directement à la bonne place sur la membrane
• Envoi d’une protéine réceptrice un peu n’importe où sur la cellule, puis le déplacer via un endosome de recyclage qui a des signaux spécifiques pour un endroit précis sur la membrane.

Question 15

Pourquoi est-ce qu’un récepteur à la membrane plasmique et ce même récepteur dans un endosome de signalisation peuvent avoir des fonctions qui diffèrent?

Answer 15

À cause de l’identité des membranes déterminée par les Rabs et les phosphatidylinositols.

Question 16

Que sont les RTK?

Answer 16

Récepteurs à activité tyrosine-kinase.

Question 17

Nommer les 4 importants effecteurs des protéines G hétérotrimériques.

Answer 17

• Canaux ioniques
• Adénylate cyclase (synthèse d’AMPc)
• Guanylate cyclase (synthèse de GMPc
• Phospholipase C

Question 18

Quelle réaction est produite par la phospholipase C?

Answer 18

Hydrolyse du PIP2 pour former de l’IP3 (inositol-1,4,5-triphosphate) et du DAG (diacylglycérol).

Question 19

L’IP3 peut se lier à quel canal de la membrane plasmique une fois formé? Quel est l’impact de cette liaison?

Answer 19

L’IP3 se fixe sur des canaux de libération du Ca2+ à ouverture contrôlée par l’IP3. Ce canal permet un influx de Ca2+ dans le cytoplasme.

Question 20

Qu’est-ce qu’est la détection de correspondance? Donner un exemple. Quel est le but de la détection de correspondance?

Answer 20

C’est le fait qu’une molécule va avoir besoin de 2 signaux pour son activation. Par exemple, la kinase C va être activée par un influx de calcium, mais aussi par la présence de DAG.

Plusieurs signaux sont requis pour éviter l’activation par erreur d’une protéine. Ça réduit le bruit de fond de signalisation.

Question 21

Expliquer le processus d’activation des CAM-kinases.

Answer 21

Les CAM-kinases n’ont pas de site de liaison au calcium, mais elles sont activées par le calcium. Elles utilisent donc la calmoduline qui change de conformation en présence de calcium, ce qui lui permet d’interagir avec d’autres protéines comme la CAM-kinase et l’active.

Chez la CaM-kinase, des interactions intra/extramoléculaires cachent le site actif de la kinase. La calmoduline va forcer la CaM-kinase à rester dans une conformation ‘‘ouverte’’ et active quand il y a du calcium.

Question 22

Qu’est-ce qui permet à la CAM-kinase de rester active un peu plus longtemps après que le calcium soit disparu?

Answer 22

L’autophosphorylation.

Question 23

Vrai ou faux : les pompes sortant le calcium du cytoplasme ont une activité constitutive.

Answer 23

Vrai

Question 24

Qu’est-ce qu’est un récepteur de la ryanodine. À quoi sert-il?

Answer 24

C’est un canal à ions calcium à ouverture contrôlée par le calcium. Il permet l’amplification des signaux qui induisent un influx de calcium.

Question 25

L’activité des canaux de libération du calcium à ouverture contrôlée par l’IP3 peut causer une déplétion des stockages de Ca2+ dans le RE. Comment ces stocks sont-ils rétablis?

Answer 25

Utilisation d’un mécanisme : les protéines STIM du RE qui sont transmembranaires. Dans la lumière, les STIM ont des domaines EF-hand qui lient le calcium.

Un peu comme le mécanisme UPR : inactivation des protéines STIM quand la protéine est liée au calcium. Quand il n’y a pas de calcium : activation de STIM. Peut faire des complexes homomériques qui interagissent avec les SOCs (Store-operated channels) de la membrane plasmique et vont ouvrir pour permettre un influx de calcium de l’extérieur qui va aller dans le RE via des pompes calciques.

Question 26

Que sont les TRP et quel est son rôle? Qu’est-ce qui les active?

Answer 26

TRP : transient receptor potential. Ce sont des canaux qui peuvent faire un influx de calcium dans les cellules. Ils peuvent servir aux même fins que les store-operated channels (entrée du calcium dans le cytoplasme) ou à amplifier le signal du GPCR, un peu comme Ryr le fait pour le récepteur d’acétylcholine.

Ils peuvent être activés directement par le calcium (comme les SOCs), mais ils sont aussi stimulés par le DAG.

Question 27

Expliquer comment se fait la perception du goût umami.

Answer 27

Médiation par une GPCR qui active une voie de signalisation de la phospholipase G qui va produire du DAG et du IP3.

Quand on active la voie IP3 et permet un influx de calcium, le calcium va activer la TrpM5 qui va faire entrer le sodium. L’influx de sodium va activer par la dépolarisation de Panx1 qui va libérer de l’ATP (un neurotransmetteur). C’est ce qu’on goûte. Miam du bon ATP.

Question 28

Les humains peuvent-ils capter les phéromones?

Answer 28

Non - ce sont des pseudogènes.

Question 29

Les Trp sont ciblés dans le domaine pharmaceutique. Donner l’exemple de l’utilisation du capsaicin pour le traitement de la douleur en lien avec les récepteurs Trp.

Answer 29

En temps normal : le récepteur des opioïdes (GPCR) et va être contrôlé négativement - recrutement de β-arrestine et endocytose. Donc, quand on donne un médicament pour la douleur, il fonctionne de moins en moins et il faut donner de plus fortes doses (effets secondaires). On veut éviter cette régulation négative.

Après traitement avec la capsaicin, on active un TRPV (V pour vanille). On va avoir un influx de calcium : activation de la calmoduline qui interagit avec des GRK. Une des choses qui arrive : la GRK est amenée avec la calmoduline dans le noyau. Donc, on a déjà séquestré GRK dans le noyau. Il n’y aura donc pas de régulation négative et d’endocytose des récepteurs, donc il n’y aura pas de perte de sensibilité à des médicaments!

Question 30

Que sont les RTK? Dans quoi sont-ils principalement impliqués? Et quelle est l’activité enzymatique des RTK?

Answer 30

Ce sont des récepteurs à activité tyrosine-kinase qui sont impliqués dans la régulation de la croissance et de la différenciation cellulaire.

Les RTK vont ajouter un phosphate sur des tyrosines dans des protéines.

Question 31

Comment se fait l’activation des récepteurs à tyrosine kinase?

Answer 31

Par induction de proximité. Par après, il y a une dimérisation, puis une transautophosphorylation.

Question 32

Les petites GTPases de la superfamilles des protéines Ras jouent un rôle important dans quoi? Et qu’est-ce qui les active?

Answer 32

Elles jouent un rôle important dans la transduction des signaux de croissance et de différenciation cellulaire.

Elles sont activées par les récepteurs tyrosine-kinase et les récepteurs couplés à une protéine G.

Question 33

Les GTPases Ras sont souvent en aval des récepteurs à activité tyrosine-kinase. Quel est le lien entre les 2? (Ou plutôt, comment est-ce que l’activation des RTK permet éventuellement l’activation de Ras?)

Answer 33

L’activation de RTK va permettre le recrutement de protéines qui lient les phosphopeptides (protéines adaptatrices) avec des domaines SH (ex : SH2 va permettre l’interaction avec un phosphopeptide) qui vont ensuite recruter un Ras-GEF. Ras-GEF peut interagir avec Ras (une protéine liée à la membrane) et activer la GTPase.

Question 34

À quoi servent les voies MAP kinase?

Answer 34

MAP = mitogen activated kinase. Elles vont notamment induire la croissance cellulaire et la mitose.

Question 35

Comment se fait l’activation des MAP via Ras? Et comment est évitée la diaphonie entre les composantes de ces voies de signalisation?

Answer 35

Activation de Ras : interactions avec la MAP kinase kinase kinase (MAPKKK), qui vont activer les MAPKK qui activent les MAPK. Les MAPK vont activer tout ce qui est important pour induire la mitose.

Protéines échafauds évitent le cross-talk entre les voies de signalisation.

Tous les MAPK, MAPKK et MAPKKK sont dans un échafaud, donc ils vont s’activer entre elles et pas avec d’autres. Parfois, une des kinase va faire l’échafaud.

Question 36

Quel mécanisme est impliqué dans la désensibilisation des RTKs?

Answer 36

Endocytose.

Question 37

Les RTKs endocytosés peuvent être recyclés ou détruits. Qu’est-ce qui permet de trancher pour une ou l’autre option?

Answer 37

La monoubiquitination recrute le système ESCRT qui envoie les protéines dans des corps multivésiculaires et les envoie pour la dégradation.

Le sort des RTK dépend aussi de son association avec différents domaines de Rabs dans les membranes vésiculaires.

Question 38

Les RTKs peuvent être recyclés rapidement ou lentement une fois dans un endosome. La vitesse de recyclage dépend de quoi?

Answer 38

De l’interaction avec des Rabs.

Question 39

Expliquer pourquoi certaines tumeurs mutent le complexe ESCRT pour les avantager.

Answer 39

ESCRT important pour le trafic de protéines. Souvent muté dans les cancers : défauts dans ESCRT = trop de signalisation.

En temps normal, beaucoup de signal sur la membrane plasmique de protéines réceptrices = recyclage ou dégradation rapide. Avec une mutation : protéines dans des endosomes où on dégrade pas la protéine. Pas d’envoi vers les corps multivésiculaires malgré l’ubiquitination. Donc, endosomes de signal : avantage à la cellule! Récepteurs de croissance continuent de signaler parce qu’ils ne sont pas envoyés vers les corps multivésiculaires.

Question 40

En quoi la voie PI3-kinase/Akt est-elle importante dans les cellules en mitose? Comment fonctionne cette voie?

Answer 40

Ce sont des facteurs de survie.

Akt est activée par la PI3K et inactive les protéines impliquées dans l’apoptose et dans la répression de la voie mTOR.

Question 41

Dans la voie mTOR, expliquer les 2 voies impliquées dans l’inhibition de TSC, le GAP de mTORC.

Answer 41

1. RTK active voie Ras qui active les MAPK qui inactive le TSC (Rheb-GAP)
2. Activation du PI3K : production de PIP3 qui active Akt et PDK1 qui inactivent TSC.

Question 42

En quoi est-ce que la voie mTOR et le lysosome sont-ils reliés?

Answer 42

Quand il est plein de choses à digérer = beaucoup de nutriments dans la cellules. Transporteurs d’aa sur le lysosome qui vont être activés et activer le Rheb-GTPase.

Question 43

La voie mTOR va inhiber l’autophagie lorsqu’activée. Quelle enzyme est impliquée dans ce processus? Expliquer.

Answer 43

L’AMP kinase est impliquée dans le contrôle de l’autophagie. L’AMPK va inhiber mTOR quand il y a trop d’AMP et va activer les protéines impliquées dans l’autophagie.

Question 44

L’AMPK peut agir sur les mitochondries directement. Pourquoi? Et comment?

Answer 44

Quand il y a peu d’énergie (donc en condition de stress), on veut qu’il y ait plus de fragmentation des mitochondries.

L’AMPK va alors recruter les dynamin like proteins via la phosphorylation de MFF.