Fonctions de la protéine CFTR dans les voies aériennes Flashcards
Où retrouve-t-on CFTR sur la cellue épithéliale ?
Dans quelle autre cellule retrouve-t-on CFTR ? où ca ?
- Protéine CFTR = marqueur des membranes apicales des cellules
épithéliales exclusivement (non retrouvée en baso-latéral). - Autres tissus : expression du CFTR dans les cellules musculaires lisses
(SMC) mais pas de polarité pour les CML.
Rappels structure protéine :
Combien de domaines transmembranaires ? Extrémités C et N-term extra ou intraCaire ?
3 domaines particuliers en intraCaire ?
Combien de boucles intra et extraCaire pour les domaines transmembranaires ? Où est glycosylée la protéine ?
• Protéine CFTR comprend 2 dispositifs d’ancrage dans la membrane = 12 domaines transmembranaires.
• Extrémités c-terminal et n-terminal sont cytosoliques.
• 3 domaines particuliers du côté cytosolique :
§ NBD1 et NBD2 (nucleotide-binding domains) : 2 domaines avec le plus
d’homologie des transporteurs ABC.
§ RD : domaine de régulation entre NBD1 et fait le lien avec le TM7 (domaine
transmembranaire 7).
• Boucles intracellulaire et extracellulaires :
§ 4 boucles intracellulaires (ICLs) : 1 à 4 qui ont un rôle fondamental pour
lier les domaines de fixation des nucléotides avec les domaines
transmembranaires.
§ 6 boucles extracellulaires (ECLs) : la 4ème contient 2 asparagines qui ont une N-glycosylation è rôle très important dans biogénèse de la protéine dans les
compartiments intracellulaires.
Ou se situe la mutation Phe508del ?
Phe508del : dans le domaine NBD1, très proches des boucles intracellulaires.
Quelle modification du domaine régulateur permet la régulation de cette protéine ?
Où se situe le domaine PDZ ? que permet-il ?
Très riche en sites de phosphorylation : sérine, thréonine, tyrosine.
Domaines PDZ : séquence en c-terminale qui laissent penser que la protéine CFTR pourrait interagir physiquement avec d’autres protéines è point d’ancrage
membranaire permettant l’association de différents partenaires protéiques constituant une chaîne de signalisation fonctionnelle.
Molécules régulant positivement et négativement cette protéine ?
En vert : protéines kinases qui ont une régulation positive de cette protéine = l’active (PKA, PKC, PKG, SGK1..).
En rouge : régulation négative de cette protéine (sérines, AMPK, NDPK-A en
phosphorylant le canal vont désactiver la protéine CFTR, phosphatases impliquées
comme la PP2A/C, phosphodiestérases PDE3a ;4,4 qui contrôlent la concentration
d’AMPcyclique dans la cellule).
Rôle de l’ATP dans l’ouverture du canal ?
• Propriété transporteur ABC = capacité de fixer de l’ATP.
• L’ATP (nucléotide triphosphate) = nécessaire pour ouvrir le canal CFTR èfixation de l’ATP sur les NBD1 et NBD2 est responsable de l’ouverture du canal.
• Travail sur cellules recombinantes :
- Expression de la protéine CFTR dans des cellules type fibroblaste : mesure
électrophysiologique de l’activité du canal (patch clamp).
- Canal fermé è ajout ATP (+ cofacteur Mg) : ne se passe rien.
- Activité se réveille en présence de PKA (phosphorylation de la protéine) è
l’ATP est le donneur de phosphates pour la phosphorylation sur domaine
régulateur pour la phosphorylation. => Sous unité PKA + ATP = activation très forte du canal CFTR qui est réversible (diminution après arrêt ATP).
- Reperfusion ATP en absence de PKA : réactivation du courant => ATP
nécessaire pour l’ouverture du canal.
Mécanismes d’activation de CFTR ?
Lieu de la mutation Phe508del ?
• Phosphorylation du domaine régulateur + rôle de l’ATP intracellulaire sur les NBD1 et 2.
• Fixation ATP puis hydrolyse ATP possible aussi (fonction enzymatique sur NDB).
• Hydrolyse ATP (par domaines NDB) è libération d’un phosphate inorganique et positionnement sur les sites de l’ADP qui va jouer un rôle dans l’activation du canal.
• Double régulation PKA (active canal) et PPases (phosphatases inactive canal).
• NBD1 : lieu où l’on trouve Phe508 è Phe508 va perturber l’interaction de la
protéine avec l’ATP è perturbation fonctionnelle de la fonction.
• Module le transport des ions chlorure à travers la membrane et de modifier
l’hydratation des voies aériennes, la régulation des sécrétions ioniques des cellules épithéliales de l’organisme.
Voies d’adressage et de maturation de CFTR :
A quoi correspond la bande A , bande B et bande C ?
Quel % de protéines est dégradée ?
• 4ème boucle extracellulaire = 2 asparagines = lieu de N-glycosylation qui joue un rôle fondamental dans le transport de la protéine dans la cellule et la position
physiologique dans la membrane apicale.
• Passage du translocon via la membrane cytoplasmique du réticulum endoplasmique.
• Protéine CFTR fabriquée dans la cellule et directement insérée dans membrane RE.
• Acheminement vers son lieu de résidence via jeu de vésicules formées de membranes.
• Forme naissante CFTR = bande A : = directement après translocon :
- Directement après tanslocon (lecture via ribosome).
- Environ 130 kDa (forme non glycosylée).
- Glycosylation sur 2 asparagines dans RE via glycosyl transferase et
glycosydase (fructose, glucose, GAG).
- Cycles de transfert et retrait de sucres pour mener à la bande B.
• Bande B :
- Forme qui a maturé dans le RE et subit des glycosylation/déglycosylations.
- Forme monoglycosylée.
- Prête à sortir du RE (sur des ERES = reticulum endoplasmic exit site) par 2
portes de sorties possibles.
• Dégradation dans le protéasome = 80% :
- Dans 80% des cas.
- Ubiquitine protéasome.
- Dégradation des protéines non conformes.
• Protéine CFTR a passé le contrôle qualité = 20% :
- Erreurs détectées par chaperonnes moléculaires.
- Va dans l’appareil de Golgi et la membrane plasmique.
• Appareil de Golgi :
- 2ème étape de maturation.
- Phénomènes de glycosylation qui permet de produire la protéine mature.
- 1480 AA, Poids = 180 kDa.
- Membrane apicale = bande C = bande mature (fulling glycosylating =
complètement glycosylée sur les 2 asparagines).
Phe508del quelle bande manque sur le WB ,
• Suivi de la forme biochimique de la protéine par Western Blot :
- Forme A = forme naissante très précoce non glycosylée (dans RE).
- Forme B = poids moléculaire supérieure car possède des sucres (dans RE).
- Forme C = forme mature (glycosylation appareil golgi).
=> Mucoviscidose Phe508 = problème d’adressage (pas de bande C) : absence de
bande C à la membrane.
Points de contrôle dans le RE ? (4)
Voie de transport de CFTR à la membrane ?
Quel turn over normal de CFTR ? Turn over de CFTR ?
• Points de contrôle dans le RE :
- 1er point de contrôle : Hsp 70, Hsp 90…
- 2ème point de contrôle = lectines : calnexine, calréticuline.
- 3ème point de contrôle : AFT
- 4ème point de contrôle : Sec23.
• Quitte le RE et interagit avec d’autres partenaires (ERGIC 53), intéragit avec
GRASP55).
• Voie de transport vers la membrane apicale : NHERF1 = partenaire membranaire de CFTR.
- Turn over de 24h.
- delF508 a un turn over acceleré lorsqu’on arrive à la mettre à la membrane (reste 8 heures à la membrane).
Fonctions de CFTR ? (5)
• Fonctions dépendantes de l’activité du transport ionique :
- CFTR = canal ionique sélectif pour les anions (Cl- et HCO3-).
- Hydratation de la surface pulmonaire.
- Viscosité du mucus (nettoyage des voies aériennes).
• Fonctions non-dépendantes de l’activité de transport :
- Régulateur de l’homéostasie.
- Point d’ancrage membranaire (domaine PDZ).
Mucovsicidose et Gentamycine ?
Correction induite par la Gentamicine de la fonction CFTR chez les patients atteints de mucoviscidose avec une mutation codon STOP de CFTR :
• Sur certaines formes de mutation de CFTR => capacité de rétablir la fonction de
cette protéine.
• En utilisant certaines molécules thérapeutiques comme la gentamicine, on peut
corriger la fonction de la protéine CFTR chez des patients souffrant de
mucoviscidose avec des formes particulières (mutations de type codon STOP).
Quel rôle de CFTR dans la couche périciliaire ?
Dans quelles autres pathologies CFTR semble-t-elle impliquée ?
PCL = couche périciliaire hydrique qui favorise le battement ciliaire :
• Composition du liquide périciliaire est contrôlée par les canaux ioniques présents à la membrane apicale des cellules épithéliales.
• Situation non pathologique :
§ Hydratation favorisée par le passage paracellulaire de l’eau est dépendant del’activité du canal CFTR.
• Dérèglement dans certaines conditions :
§ Déshydratation du mucus, diminution de la hauteur du liquide
périciliaire et diminution du fonctionnement du battement ciliaire è
empêche les phénomènes de sécrétion.
§ Élément à prendre en compte = le TABAC : la fumée de cigarette a une
conséquence directe car effet sur CFTR (adressage CFTR) qui est internalisée
dans les compartiments intracellulaires.
§ On sait que la protéine CFTR serait impliquée dans les BPCO+++ (essais
thérapeutiques en cours chez patients BPCO avec molécules agissant sur
l’adressage de CFTR).
A quels étages pulmonaires retrouve-t-on CFTR ?
• CFTR à la membrane plasmique est retrouvé à tous les étages dans le poumon
(épithélium de surface, structures glandulaires profondes).
• Plus on descend dans la partie distale pulmonaire et plus on retrouve le CFTR dans les cellules alvéolaires (type II) mais on ne comprend pas son rôle aujourd’hui.
• Rôles :
§ Hydratation.
§ Sécrétion d’eau et de sels.
§ Clairance efficace.
§ Défense contre pathogènes.
Quels sont les canaux à la surface des cellules épithéliales régulant les transports d’ions ?
Présence à la membrane apicale d’ENaC, CFTR et de canaux Cl- activés par le Ca++ au niveau des voies aériennes distales.
