Repliement, protéines chaperonnes et dégradation Flashcards
Qu’est-ce que le repliement des protéines ?
C’est un processus physique par lequel une protéine se replie
Qu’est-ce que la conformation native ?
C’est la structure tridimensionnelle qui va conférer la fonction biologique
Par quoi la structure native est-elle essentiellement conditionnée ?
Elle est essentiellement conditionnée par la structure primaire
Comment est stabilisé l’état replié ?
Par des liaisons :
- hydrogènes
- ioniques (ponts salins)
- électrostatiques
- de van der Walls
- covalentes : ponts disulfures intra-caténaires
- effet hydrophobe
Comment expliquer le repliement des protéines avec les bases de thermodynamiques ?
Les protéines ont tendance à masquer leur charges avec des liaisons causant une perte nette d’énergie libre, puisqu’il est dénaturé, il a un fort degré de liberté mais puisqu’il est en milieu aqueux, il expulse les molécules d’eau diminuant le degré d’ordre de l’eau
A quoi est lié le processus de repliement et à quelle vitesse ?
Il est lié à la structure primaire dont les structures sont rapidement formées
Si le processus est réalisé au hasard, combien d’années la protéine aura-t-elle besoins pour obtenir la configuration native ?
En 10^11 années
Quel est le modèle de repliement retenu ?
Le modèle unifié de repliement
Résumez le modèle du repliement séquentiel et hiérarchique
C’est un modèle où les structures de la protéine se forment successivement de manière hiérarchique (secondaires, super secondaires, tertiaires…)
Résumez le modèle de diffusion collision
Modèle où la protéine va obtenir sa conformation native par étapes intermédiaires par collision
Résumez le modèle de l’effondrement hydrophobe
Si la protéine possède des résidus hydrophobes, elle va se conformer spatialement pour former un cœur hydrophobe
Expliquez le modèle unifié de repliement
Il y a plein de conformations possibles de plus en plus stables en passant de conformations moins hautes en énergie jusqu’à atteindre la conformation native
Comment le modèle unifié de repliement explique-t-il la formation des agrégats ?
Certaines protéines vont se stabiliser à des formes mal pliées et former des agrégats, à l’origine de maladies dégénératives
Qu’est-ce que la dénaturation des protéines ?
C’est l’agression par lequel certaines protéines perdraient leur conformation native, cette modification peut être réversible ou irréversible
Comment la dénaturation peut-elle être induite ?
- chaleur
- pH extrêmes
- rayons UV
- rayons X
- concentration saline vraiment élevée
- baisse de la concentration en oxygène
- agents chaotropiques et détergents
- mutations somatiques (dans les cancers)
Quel est l’inverse du processus de dénaturation ?
La renaturation des protéines
Quels sont les mécanismes d’aide au repliement des protéines ?
Les mécanismes enzymatique dans la lumière du RE et protéique impliquant des protéines chaperons
Quelle est l’autre particularité des mécanismes d’aide au repliement des protéines ?
Ils possèdent une activité de type catalyseur
Quels sont les enzymes du RE dans le mécanisme enzymatique et que font-ils ?
- protéine disulfide isomérase (PDI) : réarrangement des ponts disulfures
- peptidyl-prolyl isomérase (PPI) : changement trans en cis induisant la création d’une rotation et donc de boucles
Qu’est-ce qu’une protéine chaperon ?
C’est une protéine qui permet d’empêcher les chaînes mal repliées de s’agréger et de donner une nouvelle chance à ces chaînes de progresser vers la conformation native
Quelles sont les principales protéines chaperon ?
Les protéines de choc thermique (Heat shock proteins, Hsp)
Avec quels critères pouvons-nous classifier les principales protéines chaperons ?
- la localisation sub-cellulaire
- son expression constitutive ou induite par un stress sub-léthal, physique ou biologique
- sa masse moléculaire
Quels sont les Hsp à retenir ?
- Hsp70 (DnaK) (chez les procaryotes)
- Hsp60 (GroE)
- Hsp40 (DnaJ)
Quelle est la localisation et fonction des protéines Hsp ?
Le cytosol, le noyau, la mitochondrie et le RE et elles possèdent toutes la même fonction
Quels sont les deux principaux systèmes chaperons ?
- le système des Holdases ou système Hsp70
- le système des Foldases/chaperonines ou système TRiC/CCT (GrosES/EL)
Quelles sont les caractéristiques du système des holdases ?
- réactiver les protéines endommagées
- prévenir l’agrégation des protéines naissantes
- nécessite de l’ATP
Quelles sont les caractéristiques du système des chaperonines GroEL/ES ?
- repliement des protéines dégradées
- nécessite de l’ATP
Comment les protéines chaperons assistent-elles les repliements chez les bactéries ?
- 70% des cas : repliement rapide et sans aide
- 20% des chaînes (parce que longues) : impliquation du système DnaJ et DnaK (Hsp40/Hsp70)
- 10% des chaînes : transfert au système des chaperonines GroEL/ES
Comment les protéines chaperons assistent-elles les repliements chez les eucaryotes ?
- 70% des cas : repliement des protéines sans aide
- 20% des chaînes : complexe ribosomal RAC, Hsp70 et Hsp40, une fraction doit être transférée à Hsp90 pour un repliement correct
- 10% des chaînes : implication de la préfoldine (PFD) et de Hsp40/Hsp70 et du système des chaperonines GroEL/ES
Comment le gène de stress codant les protéines chaperons est-il exprimé ?
Par l’activation d’un promoteur, la liaison du facteur Heat Shock Factor (HSF) avec les trois HSE
Comment est activé le facteur de transcription HSF ?
Après un stress, une protéine sera mal conformée, l’association Hsp70 et HSF sera rompu, HSF rentrera dans la cellule et va se phosphoryler sur une HSE pour faire exprimer le gène exprimant les Hsp, le Hsp70 va s’associer à la protéine mal conformée, la replier correctement et s’associer de nouveau avec l’HSF
De quelles protéines est composé le système DnaK (Hsp70) ?
- DnaK (Hsp70)
- DnaJ (Hsp40)
- NEF (GrpE)
Que font les DnaK ?
Elles se lient à l’ATP et aux protéines dénaturées
Que font les DnaJ ?
Elles hydrolysent l’ATP suite à sa liaison à DnaK et favorisent la liaison de la protéine dénaturée
Que font les NEF ?
C’est un facteur d’échange de nucléotides, de l’ATP contre l’ADP
Quelle est la structure simplifiée de domaines de DnaK ?
Les protéines DnaK possèdent un domaine ATPase et un domaine où se fixent les peptides
Quel est le modèle d’action du système DnaK ?
Hsp70 et Hsp40 avec une protéine dénaturée vont s’associer, l’ATP a peu d’affinité avec la protéine et va donc être hydrolysée en ADP, catalysé par l’Hsp40 qui va ensuite se détacher contrairement à la protéine, le NEF va lui enlever son ADP et lui redonner son ATP, la protéine sera soit à la conformation native, soit dégradée, soit agrégée
Qu’est-ce que le GroEL (Hsp60) ?
C’est un complexe en tonneau constitué de 2 couronnes empilées
Qu’est-ce que le GroES (Hsp10) ?
C’est un anneau unique de 7 sous-unités fermant l’une des deux extrémités du tonneau
Quel est le rôle du système GroES/EL ?
Il a un rôle dans le repliement des protéines dépendant de l’ATP
Quels sont les régions formés par le GroEL et que font-elles ?
- apical qui va capter les peptides dénaturées
- intermédiaire
- équatorial qui va capter l’ATP
Expliquez le mécanisme d’action des chaperonines GroEL et GroES
Les chaperonines vont capter une protéine dénaturée grâce à sa séquence hydrophobe exposée, emprisonnement puis exposition de résidus hydrophiles à la protéine forçant un changement de conformation, et en même temps captant une autre protéine dénaturée, c’est un travail à la chaîne
Dans quel pourcentage se trouvent les protéines mal conformées à un moment ?
30-40% des protéines mal conformées à un moment
Quels sont les différents compartiments en lien avec les protéines chaperons ?
- RE (lieu de repliement)
- protéasome
- lysosomes
Dans quelles circonstances y a-t-il des protéines mal repliées ?
- machinerie de repliement et de contrôle de qualité débordée
- stress du RE
- mutations dans la séquence peptide signal
- dysfonctionnement de la machinerie de translocation
- mutations somatiques ou germinales
C’est quoi l’ubiquitination ?
1) l’activation de l’Ub par E1, va se fixer à une E1
2) transfert de Ub sur E2
3) Reconnaissance de la protéine mal repliée par E3, Ub fixée sur la protéine par interaction de E3 et E2
Quel est le rôle de la protéine BAG6 ?
Elle permet la reconnaissance des protéines mal repliées pour ensuite les faire dégrader
Expliquez le modèle d’action des BAG6
Les BAG6 vont reconnaître les protéines ubiquitinées par E3 et vont ensuite l’amener aux protéases
Quels sont les systèmes de dégradation ?
- ERAD-L (luminal)
- ERAD-M (membranaire)
- ERAD-C (cytosolique)
Quelle est la première étape de dégradation ?
Reconnaissance des protéines mal repliées par des lectines au sein d’un complexe lié à la membrane du RE
Quelle est la deuxième étape de dégradation ?
Transfert et ubiquitination
Quelle est la troisième étape de dégradation ?
Formation d’un complexe de dislocation, puis rétrotranslocation désignant le passage dans le cytosol d’une protéine à se faire dégradée par hydrolyse de l’ATP
Quelle est la dernière étape de dégradation ?
Elongation de la chaîne d’ubiquitine pour donc se faire captée, et ensuite adressée au protéasome pour se faire dégrader
Quelle est la différence entre le système ERAD-L ou M avec l’ERAD-C ?
Il n’y a pas de différence à part peut-être le fait qu’il y ait moins d’étapes dans le système ERAD-C puisque la protéine dénaturée est directement dans le cytosol
Quel est le rôle délétère des protéines Hsp (Hsp70) dans certaines circonstances ?
- abondante dans de nombreuses cellules cancéreuses
- favorise l’agressivité tumorale
- favorise la formation de métastases
- maintiens la vie de la cellule cancéreuse
Comment l’Hsp70 maintient la vie de la cellule cancéreuse ?
- stabilisation des lysosomes, permettant la macroautophagie
- inhibition de l’apoptose
- inhibition de la sénescence
- co-chaperon de l’Hsp90
Comment l’Hsp70 peut-elle être anti-apoptotique ?
En inhibant :
- les récepteurs de l’apoptose
- les voies de signalisation de l’apoptose
- certaines protéines mitochondriales
- régulateurs de l’apoptose post-mitochondrial
Comment les cellules cancéreuses échappent-elles à la surveillance immune par l’Hsp70 ?
En excrétant l’Hsp70 dans des exosomes qui vont activer la MSDC qui elle inhibe les cellules immunes
Comment inhiber l’Hsp70 ?
En utilisant des inhibiteurs se fixant sur le domaine de l’ATP ou sur le domaine de liaison à une protéine, un anticorps pour éviter que l’Hsp70 n’active la MDSC, en utilisant la siRNA pour l’inhiber complètement
Quel problème pose la siRNA ?
Problème de précision
