Signalisation cellulaire Flashcards
1
Q
À quoi sert la communication cellulaire?
A
Permet de modifier le comportement des cellules en réponse à l’environnement.
Permet de répondre et d’intégrer tous les signaux intra- et extra- cellulaires qui régulent la croissance, la division, la différenciation des cellules au sein des tissus.
2
Q
Vrai ou faux? L’absence de facteurs de croissance mène à la mort par apoptose.
A
Vrai
3
Q
Quelles sont les caractéristiques de la communication entre les organismes unicellulaires?
A
Ils vivent de façon indépendante par rapport aux autres.
Peuvent communiquer pour influencer le comportement des autres individus
Exemples: détection du quorum, permet une régulation de la croissance, de la motilité, production d’antibiotique…
4
Q
Quelles sont les caractéristiques de la signalisation cellulaire des organismes multicellulaires?
A
Les caractéristiques fondamentales de la signalisation cellulaire sont conservées au cours de l’évolution.
Mais augmentation de la complexité (plus de 1500 gènes codant pour des récepteurs protéiques)
Le bien être de la cellule est mis de côté au profit de l’organisme entier
Collaboration entre les tissus et les types cellulaires cellule)
Réseaux de système de signalisation qui régulent le fonctionnement des cellules pendant le développement et chez l’adulte.
5
Q
Quels sont les 4 composantes d’une voie de signalisation simple? Quelles sont leurs caractéristiques?
A
1- Les molécules signal extracellulaires : elles agissent sur une courte ou une longue distance.
2- Les récepteurs protéiques: principalement localisés à la surface des cellules (mais pas toujours), ils reçoivent les signaux en liant la molécule signal. Une fois activés, ils transmettent le signal a une ou plusieurs voies de signalisation.
3- Les protéines de signalisation intracellulaire : elles traitent l’information et la transmettent aux cibles.
4- Les protéines effectrices: elles entraînent une modification du comportement cellulaire.
6
Q
Quels sont les 4 grands modes de signalisation intercellulaire?
A
1- La signalisation contact-dépendant
2- La signalisation paracrine
3- La signalisation endocrine
4- La signalisation synaptique
7
Q
Quels sont les caractéristiques de la signalisation contact-dépendante? Sur quelle distance peut-elle agir? Donnez des exemples.
A
- La signalisation contact-dépendant nécessite que les cellules soient en contact direct l’une avec l’autre.
- Dans ce mode de signalisation, la molécule de signal reste fixée à la surface des cellules.
- Peut agir sur de longues distances grâce à des prolongements cellulaires. Peu aussi être communication entre cellules voisines de courte distance.
Exemples de ce type de signalisation:
* La réponse immunitaire
* Développement embryonnaire
8
Q
Quelles sont les caractéristiques de la signalisation paracrine?
A
- La signalisation paracrine dépend de médiateurs locaux libérés dans l’espace extracellulaire qui agissent sur les cellules voisines.
- Régulation des cellules dans
l’environnement immédiat.
9
Q
Quelles sont les caractéristiques de la signalisation autocrine? Dans quel cas cela est-il fréquent?
A
- Signalisation AUTOCRINE = Cas particulier de la signalisation paracrine. La cellule qui émet la molécule de signal extracellulaire répond à son propre signal.
Situation fréquente dans les cellules cancéreuses qui sécrètent leur propre facteur de croissance.
10
Q
Quelles sont les caractéristiques de la signalisation synaptique?
A
Organismes multicellulaires: Ils ont besoin de mécanismes de signalisation sur des longues distances.
- Solution: Développement de types cellulaires spécialisés
- Exemple: Les neurones qui émettent de très longs axones.
- Lorsqu’activé, le neurone envoie un influx nerveux dans l’axone entraînant la libération de neurotransmetteurs au niveau de la synapse. Ces neurotransmetteurs sont reconnus spécifiquement par la cellule cible.
- Mode de signalisation qui permet aux cellules de communiquer sur une très longue distance.
11
Q
Quelles sont les caractéristiques de la signalisation endocrine?
A
- Organismes multicellulaires: Ils ont besoin de mécanismes de signalisation sur des longues distances pour coordonner les actions
- Solution: Développement de types cellulaires spécialisés
- Exemple: Les cellules endocriniennes
- Mode de signalisation qui dépend des cellules endocriniennes.
- Les cellules endocriniennes sécrètent des hormones qui sont distribuées dans le corps grâce à la circulation sanguine.
- Les hormones sont reconnues grâce à des récepteurs spécifiques sur les cellules cibles.
12
Q
Les hormones de la signalisation endocrine sont détectées grâce à quoi?
A
À la détection dans la circulation sanguine.
13
Q
Les molécules signal extracellulaires regroupent une très grande variété de molécules. Quelles sont-elles?
A
Ce sont les protéines, peptides, acides aminés, nucléotides, stéroïdes, rétinoïdes, dérivés d’acide gras, gaz dissous.
14
Q
Quelles sont les caractéristiques des molécules signal extracellulaire? Comment sont-elles libérées? Elles agissent à quelle concentration? Comment caractériser leur affinité?
A
Sont généralement libérées dans l’espace extracellulaire par la cellule émettrice via exocytose, diffusion au travers de la membrane plasmique ou clivage protéolytique mais certaines demeurent attachées à la cellule.
Elles agissent généralement à une faible concentration.
Elles ont une très grande affinité pour leur récepteur (et vice versa) afin d’assurer la spécificité du signal.
15
Q
Comment caractériser les molécules signal qui se fixent à un récepteur de surface?
A
La plupart des molécules signal sont hydrophiles (solubles dans le sang) donc incapables de traverser la membrane plasmique. Elles se fixent donc à un récepteur de surface.
16
Q
Quelles sont les caractéristiques des molécules signal qui ne se fixent pas à un récepteur de surface?
A
Certaines petites molécules signal sont hydrophobes et capable de traverser la membrane plasmique. Elles se fixent à un récepteur à l’intérieur de la cellule (cytosol ou noyau). Elles sont transportées grâce à leur liaison à des protéines de transport.
17
Q
Comment les molécules signal peuvent-elles agir? Par quoi peut être influencée la réponse d’une cellule à un signal?
A
Les molécules signal peuvent stimuler ou inhiber certains comportements cellulaires.
Les molécules signal peuvent agir en combinaison.
La réponse d’une cellule à un signal peut être influencée par la présence de d’autres signaux.
18
Q
Une cellule exprime un seul récepteur ou plusieurs? Lors d’un signal, qu’est-ce que la cellule fait?
A
Chaque cellule exprime un répertoire de récepteur spécifique.
Une cellule intègre toute l’information et adopte un comportement spécifique. Par exemple: se diviser, se différencier…
19
Q
Vrai ou faux? La variété des molécules signal et leur combinaison permet de contrôler le comportement cellulaire de façon très précise.
A
Vrai.
20
Q
Vrai ou faux? Si une cellule ne reçoit pas de signaux de survie, elle peut quand même survivre.
A
Faux.
21
Q
Est-ce qu’une molécule signal entraîne seulement un même signal toujours? Donnez un exemple.
A
Une mère molécule signal peut entraîner différentes réponses selon la cellule cible.
Exemple de l’acétylcholine
- Molécules de signalisation intracellulaire et molécules effectrices différentes
- Récepteurs différents exprimés à la surface des cellules
22
Q
Vrai ou faux? La réponse dépend de la nature de la molécule signal.
A
Faux. C’est le récepteur qui contient le plus d’informations concernant la réponse.
23
Q
Quelles sont les 3 classes principales de récepteurs de surface?
A
1- Les récepteurs couplés aux canaux ioniques
2- Les récepteurs couplés aux protéines G
3- Les récepteurs couplés aux enzymes
Ce sont les 3 principales, il y a des récepteurs de surface qui n’entrent pas dans cette catégorie.
24
Q
Quelles sont les caractéristiques des récepteurs couplés à des canaux ioniques? Dans quel type de communication ce type de récepteur est-il impliqué? Quelles sont les molécules signal et quel est leur effet?
A
Ce type de récepteur est impliqué dans la communication entre cellules électriquement excitables (cellules nerveuses et musculaires).
Les molécules signal extracellulaires sont des neurotransmetteurs.
Les neurotransmetteurs ouvrent ou ferment les canaux.
25
Quelles sont les caractéristiques des récepteurs couplés au protéines G? Ils régulent quel type d’activité? Quelles sont les cibles?
Les récepteurs couplés aux protéines G régulent via la protéine G l’activité d’une protéine liée à la membrane plasmique.
La protéine cible peut être une enzyme ou un canal ionique.
26
Qu’est-ce que la protéine G? Quelle est sa structure? Elle est l’intermédiaire de quoi?
La protéine G = protéine trimérique liant le GTP
La protéine G est l’intermédiaire entre le récepteur activé et la protéine cible.
27
Les récepteurs couplés aux enzymes agissent comment? Comment la molécule signal se lie et où se situe l’activité enzymatique? Combien de passages transmembranaire y a-t-il?
Le récepteur couplé aux enzymes agit comme une enzyme ou il est associé à une enzyme.
La molécule signal se lie au domaine extracellulaire.
L’activité enzymatique est intracellulaire.
Généralement un seul passage transmembranaire.
28
Qu’est-ce que les molécules signal favorisent lorsqu’elles se lient à des récepteurs couplés aux enzymes?
Les molécules signal favorisent souvent la dimérisation des récepteurs couplés aux enzymes permettant leur activation.
29
Les récepteurs relaient les signaux via les molécules de signalisation intracellulaire. Quelles sont ces molécules de signalisation intracellulaire?
Parmi les molécules de signalisation:
1- Les seconds messagers: agents chimiques tels que Ca2+, AMP cyclique ou diacylglycérol
2- Les protéines de signalisation : plusieurs agissent à titre de commutateurs moléculaires et alternent entre un état inactif à un état actif.
30
Donnez les caractéristiques des commutateurs moléculaires qui sont des protéines activées ou inactivées par la phosphorylation. Donnez les exemples concrets. Combien y a-t-il de ces protéines dans le génome humain?
Protéine kinase : ajoute de façon covalente un ou plusieurs groupement phosphate (peut activer ou inactiver une protéine)
* Sérine/thréonine kinase
* Tyrosine kinase
Protéine phosphatase : élimine les groupements phosphate.
Dans le génome humain : ~520 protéines kinases et ~150 protéines phosphatases
31
Donnez les caractéristiques des commutateurs moléculaires qui sont des protéines qui fixent le GTP. Quel type d’activité ces commutateurs possèdent-ils?
Ce sont des protéines qui alternent entre un état actif lorsquemliées au GTP et un état inactif lorsque liées au GDP. Elles possèdent une activité GTPase intrinsèque.
32
Quels sont les deux types de protéines liant le GTP?
Les protéines trimériques fixant le GTP (protéine G)
Les petites GTPases monomériques (protéines monomériques fixant le GTP)
33
Quels sont les deux types de régulateurs qui régulent les protéines liant le GTP? Quels sont leurs effets?
1. Les protéines activant les GTPases (GAP): régulateur négatif. Elles augmentent la vitesse de l’activité GTPase intrinsèque des protéines liant le GTP. En favorisant l’hydrolyse du GTP, ces
protéines régulent négativement les protéines liant le GTP. Il y a accélération de l'hydrolyse du GTP.
2. Les facteurs d’échange des nucléotides guanine (GEF): régulateur positif. Ces protéines régulent positivement les protéines liant le GTP en favorisant la libération du GDP (forme inactive), ce qui permet au GTP de se lier.
34
Comment des signaux inhibiteurs peuvent avoir l'effet d'un signal positif?
Les voies de signalisation contiennent des étapes d’activation et des étapes d’inhibition.
Deux étapes inhibitrices peuvent avoir le même effet qu’une étape d’activation.
Les voies de signalisation sont représentées par une série d’activation (flèche traditionnelle) ou d’inhibition (trait perpendiculaire). Voir diapo 28.
35
Quelle est la différence entre la représentation schématique et la réalité des voies de signalisation?
De façon schématique : on illustre souvent les voies de signalisation par une molécule qui interagit seulement avec sa cible en aval.
En réalité : une même cellule reçoit une multitude de signaux au même moment. Une même cellule exprime une multitude de récepteurs et de molécules de signalisation. Les molécules de signalisation peuvent interagir avec plusieurs partenaires.
36
Comment avoir de la précision dans les réponses à un signal et comment éviter les croisements indésirables entre les voies de signalisation afin d’augmenter la spécificité?
1- Haute affinité pour le récepteur et la molécule signal et haute affinité entre les molécules de signalisation via la reconnaissance de motifs spécifiques (exemple: motif SH2 et motif SH3).
2- Besoin d’un niveau seuil pour être activé (exemple: Effet biologique lorsque 50% de la totalité des molécules d’une certaine kinase sont activées).
3- La formation de complexes de signalisation.
37
Quels sont les trois types de complexes de signalisation intracellulaire?
1- Préformés sur l’échafaudage
2- Assemblés sur un récepteur activé
3- Assemblés sur des sites d’arrimage de phosphoinositides
38
Quelles sont les caractéristiques d'un complexe préformé sur l'échafaudage? Comment est-il assemblé? Quelle est sa fonction? Il permet d'éviter quoi? Comment se fait l'activation des composantes de la voie de signalisation en sa présence?
Il peut être préassemblé (avant l'activation) sur le récepteur avant la liaison du signal grâce à une protéine d’échafaudage.
Il maintient les composantes d’un complexe de signalisation à proximité les unes des autres ce qui permet d’obtenir une très forte concentration locale.
L’activation du récepteur par le signal permet l’activation rapide et séquentielle des composantes de la voie de signalisation
Il permet d’éviter les réactions croisées.
Activation efficace et sélective.
39
Quelles sont les caractéristiques d'un complexe assemblé sur un récepteur activé?
Le complexe se forme transitoirement et il se
dissocie quand le signal disparaît.
Souvent, la phosphorylation du récepteur crée des sites d’arrimage pour les protéines de signalisation intracellulaire.
Le récepteur s'auto-phosphoryle pour créer des sites d'arrimage.
40
Quelles sont les caractéristiques d'un complexe assemblé sur des sites d'arrimage de phophoinositides?
L’activation du récepteur par la molécule signal entraîne l’hyperphosphorylation de phosphoinositides présents dans la membrane ce qui crée des sites d’arrimage pour les protéines de signalisation intracellulaire.
41
L’assemblage des complexes de signalisation dépend de domaines d’interaction modulaires. Qu'est-ce qu'il permettent?
Ils permettent le rapprochement des protéines de signalisation, parfois suffisant pour relayer l’information en aval dans la voie (pour activer la voie de signalisation).
Ils sont très conservés chez les protéines de signalisation.
Ils lient un motif particulier d'une autre protéine ou d'un lipide.
Motif : une séquence d'acides aminés, une modification post-traductionnelle telle que la phosphorylation ou l'ubiquitination.
42
Quels sont les types de domaines de liaison modulaires les plus connus?
1. Les domaines d’homologie Src 2 (SH2): Domaines qui se fixent aux tyrosines phosphorylées
2. Les domaines de fixation aux phosphotyrosines (PTB, pour phosphotyrosines-binding domaine): Domaines qui se fixent aux tyrosines phosphorylées
3. Les domaines d’homologie Src 3 (SH3): Domaines qui se fixent à une courte séquence d’acides aminés riches en proline.
4. Les domaines d’homologie à la pleckstrine (PH): Domaines qui se fixent à des phosphoinositides spécifiques dans la membrane plasmique.
43
Que sont des adaptateurs?
Protéines de signalisation composées que de deux ou plusieurs domaines d’interaction, agissent comme intermédiaires entre deux molécules de signalisation.
44
Les protéines de signalisation permettent de former des réseaux de différentes formes. Quelles sont ces formes?
Linéaires
Ramifiées
Tridimensionnels
45
Vrai ou faux? Un réseau peut influencer un autre réseau.
Vrai
46
Quelles sont les étapes clées de la signalisation par le récepteur de l'insuline?
1- Liaison du signal au récepteur (récepteur du type couplé à une enzyme)
2- Autophosphorylation du récepteur
3- Reconnaissance d’une phosphotyrosine du récepteur par le domaine PTB de la protéine d’amarrage IRS1
4- Fixation du domaine PH d’IRS1 aux phosphoinositides de la membrane plasmique.
5- Phosphorylation d’IRS1 par le récepteur de l’insuline activé.
6- Liaison du domaine SH2 de la protéine adaptatrice GRB2 à l’une des tyrosines
phosphorylées d’IRS1
7- Le domaine riche en proline de SOS se lient à l’un des deux domaines SH3 de GRB2.
8- La GEF SOS relie le signal en aval pour activer une GTPase monomérique (non représentée sur l’image)
9- Le deuxième domaine SH3 de GRB2 lie une séquence riche en proline d’une protéine d’échafaudage. (Lien vers plusieurs autres molécules de signalisation intracellulaires non représentées).
En effet, IRS1 est recruté de deux façons.
47
Quels sont les différents paramètres qui peuvent influencer la réponse cellulaire?
1. Le temps de réponse : il peut être précis ou il peut varier énormément entre les différentes voies de signalisation. Par exemple : la signalisation synaptique est extrêmement rapide versus la signalisation endocrine qui est plus lente (à cause de la sécrétion d'hormones).
2. La sensibilité : elle peut varier énormément en fonction des signaux et elle est contrôlée par le nombre de récepteurs et leur affinité pour le signal. Par exemple : les hormones sont présentes à une très faible concentration dans la circulation sanguine, mais les cellules cibles sont très sensibles. Un autre exemple : dans les synapses, les neurotransmetteurs sont présents à haute concentration, peu de récepteur sont nécessaire sur la cellule cible.
3. La gamme dynamique : sensibilité à des fenêtres de concentration étroites ou larges. La cellule répond en fonction de la concentration de la molécule signale.
4. La persistance : réponse courte ou longue, utilisation de boucles de rétroaction.
5. Le traitement du signal : réponse abrupte ou oscillante.
6. L'intégration : Intégration de signaux provenant d’origines distinctes.
Exemple: voir exemple des facteurs de survie dans la première portion du cours). Le signal A et le signal B activent des voies de signalisation différentes qui aboutissent à la phosphorylation de la même protéine Y, mais sur des sites différents de la protéine. Dans cet exemple particulier, la protéine Y sera active seulement si les deux signaux sont présents. Dans cet exemple la protéine Y est un détecteur de coïncidence.
7. La coordination de réponse: Lorsqu’un signal est capable d’entraîner plusieurs effets.
Un signal peut produire des réponses multiples via des effecteurs multiples. C’est le concept de réseau.
Exemple: Revoir la signalisation par le récepteur de l’ insuline.
*** Les embranchements des voies de signalisation peuvent permettre à un signal de moduler la réponse à d’autres signaux. ***
Complexité: Les signaux ne vont pas seulement vers l’avant. Ils vont dans des directions multiples.
48
Qu'est-ce qui permet d'augmenter la sensibilité à un signal? Donnez un exemple.
L’amplification permet d’augment la sensibilité à un signal.
Exemple: Quelques récepteurs produisent une grande quantité de second messager ou activent plusieurs protéines de signalisation.
49
De quoi dépend la vitesse de la réponse?
La vitesse de réponse dépend de la nature de la réponse dans la cellule cible.
Réponse lente: Si cette réponse requiert l’expression de gènes et la synthèse de nouvelles protéines.
Réponse rapide: Si elle requiert la modification (via
phosphorylation ou autres)
de protéines déjà existantes. Si les protéines à modifier sont déjà présentes, la réponse sera rapide.
50
Les réponses au signal sont souvent transitoires ce qui reflète l'importance de la stabilité des molécules de signalisation. Qu'est-ce que l'effet transitoire? Qu'est-ce que la stabilité?
Effet transitoire: la réponse à un signal cesse progressivement lorsque le signal cesse (surtout chez l’adulte vs développement embryonnaire)
La stabilité (ou ce que l’on appelle le turnover) des molécules de signalisation régule dans la vitesse à laquelle une cellule répond à l’arrêt du signal:
- Le signal augmente la synthèse d’une molécule instable ce qui augmente la concentration de la molécule.
- Cette molécule de signalisation aura un effet sur une période de temps déterminée selon la demi-vie de la protéine de signalisation (Renouvellement ou « Turnover » des protéines ).
L’effet se modifie lentement : longue demi-vie de la protéine
L’effet se modifie rapidement: courte demi-vie de la protéine.
51
La vitesse à laquelle la cellule répond à l'arrêt d'un signal dépend de quoi?
De la stabilité (turnover) des molécules de signalisation affectées par ce signal.
52
Quels sont les 2 grands types de réponses à des variations de la concentration d'un signal?
1- Réponse progressive: Réponse qui augmente régulièrement sur un grand éventail de concentration de la molécule signal. La
réponse est proportionnelle à la force du signal.
2- Réponse discontinue: Réponse qui se produit seulement au- delà d’un certain seuil de concentration de la molécule signal.
a) Sigmoïdale: Pas de réponse à des concentration faibles de la molécule signal. Les concentrations intermédiaires causent une réponse qui augmente rapidement. Permet de réduire les réponses non spécifiques. courbe rouge
b) Abrupte ou « tout ou rien »: Réponse complète lorsque la concentration seuil est atteinte.
53
Que sont des boucles de rétrocontrôle?
Le produit d’un processus agit en retour pour contrôler sa propre activité de façon positive ou négative.
54
Comment expliquer l'effet d'une boucle de rétrocontrôle positive? Donnez un exemple. Ce système favorise quel genre de réponse?
En absence de rétrocontrôle:
- L’activité de la kinase E se produit pendant la durée du signal.
En présence d’une boucle de rétrocontrôle positif:
- La protéine kinase E activée agit pour stimuler sa propre activation
- Une fois activé, le système persiste dans le temps même si le signal disparait.
- Favorise une réponse de type tout ou rien
55
Comment expliquer l'effet d'une boucle de rétrocontrôle négative? Donnez un exemple.
En absence de rétrocontrôle: l’activité de la kinase E se produit pendant la durée du signal.
En présence d’une boucle de rétrocontrôle négatif:
- La protéine kinase E activée va phosphoryler et activer la phosphatase I qui inhibera E
-La réponse diminue car baisse de l’activité de E
- E étant redevenue inactive, elle cessera d’activer la phosphatase
- E redeviendra phosphorylée et active et la réponse augmentera
- Le cycle continuera selon deux scénarios :
Si le rétrocontrôle est rapide:
- Réponse brève et diminution de la réponse
Si le rétrocontrôle est lent:
- Réponse oscillante, on laisse le temps au système de se réactiver complètement.
La réponse cesse rapidement quand le signal cesse
56
Qu'est-ce que le processus de désensibilisation? Quelles sont les différentes méthodes?
Processus de désensibilisation: l’exposition prolongée au signal diminue la réponse de la cellule à ce signal. Le principe général est celui d’un rétrocontrôle négatif qui opère avec un certain retard.
Différentes méthodes de désensibilisation:
* Séquestration du récepteur
* Régulation négative du récepteur
* Inactivation du récepteur
* Inactivation de la protéine de signalisation
* Production d’ une protéine inhibitrice
57
Quelles sont les caractéristiques des récepteurs couplé aux protéines G?
Les récepteurs couplés aux protéines G régulent via la protéine G l'activité d'une protéine liée à la membrane plasmique. La protéine cible peut être une enzyme ou un canal ionique.
58
Quelle est la plus grande famille de récepteurs membranaires?
Les récepteurs couplés aux protéines G.
59
Combien y a-t-il de récepteurs couplés aux protéines G chez l'humain? Comment expliquer leur conservation au fil de l'évolution?
Il y a plus de 800 récepteurs couplés aux protéines G chez l’humain. Ils sont très conservés au cours de l’évolution.
60
Les récepteurs couplés aux protéines G sont d'importants intermédiaires de la réponse de quel type de signal?
Ils sont d’importants intermédiaires de la réponse à la plupart des signaux venant du monde extérieur: la vue, l’odorat, le goût.
Mais aussi de signaux internes incluant les hormones.
61
Comment caractériser la structure des molécules de signal extracellulaire activant les récepteurs couplés aux protéines G? Donnez des exemples.
Les molécules de signal extracellulaire activant les récepteurs couplés
aux protéines G ont des structures et des fonctions variées.
Exemples: protéines, peptides, dérivés d’acides aminés et d’acides gras, photons (vision), et toutes les substances que nous pouvons sentir ou goûter.
62
Qu'est-ce que tous les récepteurs couplés aux protéines G ont en commun?
Tous les récepteurs couplés aux protéines G ont une structure similaire, soit une chaîne polypeptidique qui passe 7 fois dans la membrane.
Tous utilisent la protéine G pour relayer le signal.
63
Quelle est la composition des protéines G?
Les protéines G sont toutes composées de trois sous- unités protéiques ⍺, b, g
G⍺ : contient les domaines Ras (GTPase) et AH (fixe le GDP). Elle lie la Gb
Gb : Lie Gg
Gbg: unité fonctionnelle unique
64
Quel est le mécanisme d'activation et d'inactivation de la protéine G?
1. La liaison de la molécule signal entraîne un changement de conformation du récepteur couplé aux protéines G. Dans ce cas le récepteur agit comme GEF.
2. Le récepteur couplé aux protéines G agit comme un facteur d’échange de nucléotide à guanine et entraîne le relâchement du GDP de la sous unité G⍺. Lorsque le GDP part, un GTP se lie rapidement.
3. La liaison du GTP induit un changement de conformation, G⍺ se dissocie du récepteur et de Gbg..
4. Activation en aval de voies de signalisation intracellulaire par G⍺ et Gbg indépendamment.
5. Inactivation de G⍺ via son activité GTPase intrinsèque et sa liaison avec une protéine RGS (regulator of G protein signaling) qui agit comme une protéine activant les GTPase (GAP)
65
Comment les récepteurs couplés aux protéines G sont-ils désensibilisés? De quoi ces mécanismes dépendent?
Les récepteurs couplés aux protéines G s’adaptent via différents mécanismes lorsqu’exposés à une haute concentration de signal pendant une longue période:
1- Séquestration des récepteurs: Les récepteurs sont déplacés temporairement à l’intérieur de la cellule via l’endocytose
2- Destruction des récepteurs: Les récepteurs sont digérés dans les lysosomes.
3- Inactivation des récepteurs: Les récepteurs sont modifiés de façon à ce qu’ils ne puissent pas interagir avec la protéine G.
Ces mécanismes dépendent de la phosphorylation des récepteurs par des kinases. Ces kinases sont généralement activées par le récepteur lui-même lorsqu’il devient actif. Lorsque phosphorylé, le récepteur couplé aux protéines G lie la protéine arrestin.
L’arrestin: Elle empêche la liaison aux protéines G. Elle sert d’adapteur pour la machinerie d’endocytose.
66
Vrai ou faux? La moitié de toutes les substances chimiques connues fonctionne par l’intermédiaire des récepteurs couplés aux protéines G.
Vrai.
67
Finissez cette phrase : De toutes les centaines de gènes codant pour des récepteurs couplés aux protéines G, __________.
150 sont des récepteurs orphelins dont on ne connaît pas encore la molécule signal, ce sont des cibles potentielles pour des nouveaux médicaments ainsi qu'un site très actif de recherche.
68
Les récepteurs membranaires couplés à une enzyme sont des __________.
Protéines transmembranaires.
69
Les récepteurs membranaires couplés à une enzyme possèdent quel type d'activité? Quelles voies de signalisation peuvent-ils activer? Quelle est la classe la plus importante?
Ils possèdent une activité enzymatique intrinsèque OU s’associent à une enzyme (sans intermédiaire).
Ils peuvent activer les mêmes voies de signalisation que les récepteurs couplés aux protéines G
La classe la plus importante de récepteurs couplés à une enzyme : Les récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK).
70
Un grand nombre de protéines sécrétées agissent comme molécules de signal extracellulaire pour les récepteurs à activité tyrosine kinase. Qu’est-ce que cela contrôle?
Contrôle le comportement des cellules au cours du développement et chez l’adulte.
71
Quelles sont les 5 caractéristiques communes aux récepteurs tyrosine-kinase?
Liaison de la molécule signal du côté extracellulaire
Activation du domaine kinase intracellulaire
Phosphorylation de résidus Tyrosine du côté intracellulaire
Création de site d’amarrage pour les protéines de signalisation intracellulaire (domaine SH2 et PTB)
Relais du signal en aval
72
Comment les récepteurs tyrosine-kinase sont-ils activés?
La liaison du ligand induit la dimérisation du récepteur et son activation.
La trans- ou l’auto-phosphorylation permet l’activation complète
Formation de complexes de signalisation pour différentes voies.
73
Quels sont les rôles respectifs de kinases phosphorylées ainsi que des tyrosines phosphorylées dans les domaines tyrosine-kinase?
Les domaines kinases pleinement activés des récepteurs tyrosine kinase phosphorylent plusieurs résidus dans le domaine intracellulaire.
Les tyrosines phosphorylées servent de site d’amarrage pour des protéines de signalisation intracellulaire. Cette liaison peut entraîner :
• Phosphorylation de la protéine de signalisation intracellulaire
• Changement de conformation de la protéine de signalisation intracellulaire
74
Comment les récepteurs tyrosine-kinase sont-ils inhibés?
Certaines protéines liant les tyrosines phosphorylées (via domaine SH2) des récepteurs tyrosine kinase entraînent leur inactivation.
c-Cbl (se lie au récepteur) induit l’ubiquitinylation des récepteurs causant l’endocytose du récepteur et sa dégradation dans les lysosomes.
Les récepteurs tyrosine kinases sont donc aussi régulés par les mécanismes d’adaptation au signal.
75
Quels sont les rôles des Ras et des Rho?
La superfamille des protéines Ras est formée de plusieurs GTPases monomériques
La famille des RasGTPases et la famille des Rho GTPases relaient des signaux provenant des récepteurs tyrosine kinase.
• Ras : prolifération
• Rho : cytosquelette
76
Quelle est la conséquence d’une Ras hyperactive? Par quoi cela est causé?
30% des cancers humains contiennent des mutations dans Ras qui rendent la GTPase hyperactive.
Ras hyperactive = prolifération non contrôlée des cellules
77
Pour quelle raison Ras est-elle essentielle?
Ras est essentielle pour transmettre les signaux de prolifération et de différenciation qui nécessitent l’expression des gènes.
78
Où se situe Ras dans la cellule? Quelles sont les étapes de son activation?
Dans la cellule:
• Ras est ancrée à la membrane.
• Ras agit comme un commutateur moléculaire (inactif lorsque lié au GDP et actif lorsque lié au GTP).
Étapes d’activation:
• Liaison de la molécule signal
• Activation du récepteur
• Recrutement de la Ras-GEF (peut être direct ou indirect)
• Activation de Ras
• Transmission du signal en aval vers plusieurs voies de signalisation intracellulaire.
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Comment caractériser l’activation de Ras par les récepteurs tyrosine kinase? Qu’est-ce qui entraîne son inactivation?
L’activation de Ras par les récepteurs tyrosine kinase est rapide et de courte durée. Ras est activé de façon transitoire.
Des phosphatases Tyrosines-spécifiques et des Ras-GAP sont responsables de l’inactivation au niveau de base.
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Comment Ras peut s’ancrer dans la membrane?
Ras possède des domaines lipidiques qui lui permettent de s’ancrer à la membrane au repos.
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Certains signaux de Ras sont transformés en quoi? Quelle est la voie qui relaie le signal en aval?
Certains signaux de Ras sont transformés en signaux de longue durée par un module de trois protéines kinases appelées mitogen-activated protein kinases (MAPK).
La voie MAPK relaie le signal en aval jusqu’aux cibles.
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Quelles sont les composantes du domaine MAP Kinase (MAPK)? Quels sont les gènes ciblés?
Les composantes du système sont très bien conservées au cours de l’évolution:
- MAP kinase : dernière kinase de la série
- MAP kinase kinase: phosphoryle et active la dernière kinase
- MAP kinase kinase kinase: Elle reçoit le signal de RAS et le transmet à la MAP kinase kinase
Parmi les gènes cibles:
- Les gènes des cyclines impliquées dans le cycle cellulaire et la prolifération sont activés par la voie MAPK
- Des phosphatases qui permettent de créer des boucles de rétro- contrôle négatif
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Combien de modules MAPK peuvent fonctionner en parallèle? Combien en connaît-on? Par quoi sont activés les différents modules?
Au moins 5 modules MAP kinases peuvent fonctionner en parallèle.
On connaît au moins 12 MAPK, 7MAPKK, et 7 MAPKKK.
Les différents modules sont activés par des ligands spécifiques.
- Les facteurs de croissance activent principalement le module RAF-MEK-ERK.
- Les facteurs de stress (UV, choc thermique, hypoxie, stress osmotique, cytokines inflammatoires) activent principalement deux modules qui se terminent par p38 ou JNK.
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Où se retrouvent les voies MAPK? Comment peuvent-elles fonctionner? Qu'est-ce qui permet d'éviter les réactions croisées?
Les voies MAPK se retrouvent dans toutes les cellules et servent d’intermédiaires à des réponses différentes.
Elles peuvent fonctionner en parallèle.
L’utilisation de protéines d’échafaudage permet d’éviter les réactions croisées et assure la spécificité de chaque réponse bien qu’elle diminue le potentiel d’amplification.
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Comment MAPKKK est utilisé chez la levure?
Chez la levure, la même MAPKKK est utilisée pour des réponses d’accouplement et d’osmolarité, mais elle utilise deux protéines d’échafaudage différentes, qui la relie à des MAPKK et MAPK différentes.
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Que peuvent faire les Rho GTPase?
Les Rho GTPases peuvent transmettre les signaux des récepteurs tyrosine kinase.
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Quels sont les 3 membres les mieux connus de la famille des Rho GTPase?
RAC, RHO et CDC42 sont les trois membres les mieux connus de la famille des Rho GTPases.
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Par quoi sont régulées les Rho GTPase? Qu'est-ce qu'elles régulent à leur tour?
Les Rho GTPases sont régulées par des RhoGEFs et des RhoGAPs.
Les Rho GTPases régulent les dynamiques du cytosquelette de l’actine et des microtubules.
* Polarité des cellules
* Motricité
* Adhésion
* Migration cellulaire
* Développement embryonnaire
* Métastase
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Les Rho GTPase régulent la migration du cône neuronal. Expliquez le processus.
1. La liaison de la molécule signal ephrin A1 active le récepteur à activité tyrosine kinase Eph4A.
2. La phosphorylation des résidus tyrosine du récepteur recrute une tyrosine kinase cytoplasmique.
3. Cette tyrosine kinase phosphoryle et active la RhoGEF ephexin qui est lié au récepteur.
4. La RhoGEF ephexin active Rho A.
5. Effondrement du cône de croissance grâce au remodelage du cytosquelette.
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Qu'est-ce que la PI 3-kinase? Elle se lie à quoi et quel est l'effet de la liaison? Par quoi est-elle activée? Dans quoi a-t-elle un rôle important?
La PI 3-Kinase est une enzyme de la membrane plasmique.
La PI 3-Kinase se lie au domaine cytoplasmique des récepteurs tyrosine kinase, ce qui l’active.
La PI 3-Kinase est aussi activée par les récepteurs couplés aux protéines G.
Rôle important dans la survie et la croissance cellulaire.
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Qu'est-ce que la PI 3-kinase phosphoryle? Quelle est la phosphorylation la plus importante? Pourquoi cette phosphorylations est-elle importante? Est-elle réversible?
La PI 3-Kinase phosphoryle le cycle inositol sur l’atome du carbone 3 pour produire une grande variété de phosphoinositides.
La phosphorylation du PIP2 en PIP3 est la plus importante car elle crée des sites d’amarrage pour les protéines de signalisation possédant un domaine PH.
La phosphorylation est réversible.
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Qu'est-ce que PTEN? Quel est son rôle?
PTEN est une phosphatase qui élimine le phosphate en position 3.
PTEN est un suppresseur de tumeur qui est muté dans plusieurs cancers.
Prolongement des signaux de la PI 3-kinase favorisant la croissance et la survie des cellules.
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Comment décrire la voie de signalisation de la PI 3-kinase/AKT?
Le facteur de croissance de type insuline (IGF) agit comme molécule de signal extracellulaire et active un récepteur tyrosine kinase.
Recrutement et activation de la PI 3-kinase.
Formation de PIP3 qui sert de site d’amarrage
pour les kinases AKT et PDK1.
Activation d’ AKT à la membrane.
Détachement d’ AKT activée de la membrane.
Inhibition des signaux pro-apoptotiques.
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Comment caractériser les voies des récepteurs tyrosine kinase et celles des récepteurs couplés aux protéines G?
Les récepteurs tyrosines kinases et les récepteurs couplés aux protéines G peuvent activer les mêmes voies de signalisation.
Des voies différentes peuvent converger vers les mêmes molécules de signalisation intracellulaire.
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Quels sont les rôles importants de Notch?
Rôle important dans la destinée des cellules et le contrôle de leur organisation spatiale.
Exemple des cellules neurales chez la mouche apparaissent sous forme de cellules uniques au sein d’une feuillet épithélial de cellules précurseurs
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Qu'est-ce que donne Delta comme ordre?
Delta donne l'ordre de ne pas devenir une cellule nerveuse.
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Comment Notch est-il inhibé?
Inhibition latérale provenant de la cellule nerveuse progénitrice.
Via Delta (ligand) sur la cellule nerveuse se liant à Notch sur la cellule voisine
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Comment caractériser la structure du récepteur Notch? Qu'est-ce qu'elle nécessite pour fonctionner?
Le récepteur Notch est une protéine ayant un domaine transmembranaire qui nécessite une protéolyse pour fonctionner.
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Que se passe-t-il lors de la liaison de Delta à Notch?
La liaison de Delta a Notch active la coupure de la queue cytoplasmique de Notch qui migre au noyau pour activer des gènes. Notch agit en liant un inhibiteur transcriptionnel (Rbpsuh) et en le transformant en un activateur.
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Comment Notch est activé? Donnez le processus d'activation par coupure protéolytique. L'activation est-elle réversible?
Le récepteur Notch subit 3 coupures protéolytiques.
Seules les deux dernières dépendent de la liaison de Notch à Delta.
Lors de la biosynthèse, Notch est coupé dans le trans- Golgi et forme un hétérodimère qui sera transporté à la surface cellulaire.
La liaison de Delta induit une 2e coupure dans le domaine extracellulaire par une protéase extracellulaire.
Le 3e clivage dans la région transmembranaire de Notch libère la queue cytoplasmique.
La queue cytoplasmique de Notch migre au noyau pour activer l’expression génique.
L’activation est irréversible et le récepteur ne peut plus être réutilisé par la molécule signale.
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Que sont les protéines Wnt?
Ce sont des molécules signal sécrétées atypiques.
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Qu'est-ce qui augmente la liaison des protéines Wnt aux cellules?
La présence d'une chaîne d'acide gras.
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Qu'est-ce que les Wnt contrôlent? Combien en retrouve-t-on chez l'humain? Qu'est-ce que ces protéines activent comme voie de signalisation?
Les protéines Wnt contrôlent de nombreux aspects du développement embryonnaire.
Chez l’humain on retrouve 19 Wnt avec des fonctions distinctes, mais parfois redondantes.
Les protéines Wnt activent 2 voies de signalisation:
* Wnt/b-caténine (voie canonique)
* Voie de la polarité planaire
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Expliquez la voie canonique sans signal Wnt. Comment les gènes sensibles à Wnt sont maintenus inactifs?
En absence d’un signal Wnt, la beta-caténine (qui n’est pas aux jonctions cellulaires) interagit avec un complexe de dégradation.
Dans ce complexe:
- b-caténine est phosphorylée une première fois par CK1
- b-caténine est phosphorylée une seconde fois par GSK3 ce qui entraîne son ubiquitinylation et sa dégradation dans le protéasome.
- APC et AXIN agissent comme des protéine d’échafaudage qui assurent la stabilité du complexe de dégradation.
Les gènes sensibles à WNT sont maintenus inactifs par le co-represseur Groucho qui est lié au régulateur transcriptionel LEF1/TCF.
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Expliquez la voie canonique avec signal Wnt?
Wnt se lie à Frizzled et LRP
Recrutement de Dishevelled au récepteur
LRP est phosphorylée par GSK3, puis par CK1
L’axine lie la protéine LRP phosphorylée et est inactivée et/ou dégradée
Désassemblage du complexe de dégradation
b-caténine non phosphorylée est capable de s’accumuler dans le noyau
b-caténine déplace Groucho en se liant à LEF1/TCF
Transcription des gènes cibles
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Quels sont les aspects médicaux de WNT et de APC?
- APC: Adenomatosous Polyposis Coli
- APC est muté dans 80% des tumeurs du colon
- APC mutée ne fixe plus la b-caténine qui s’accumule et active la transcription en absence de Wnt.
- Gène cible activé : c-Myc
- Augmentation de la prolifération cellulaire
