Structure et couplage des récepteurs 2

Question 1

Types de récepteurs à activité enzymatique

Answer 1

• tyrosine kinase/phosphate
• sérine/thréonine kinase
• guanylyl cyclase

Question 2

Récepteurs tyrosine kinase (RTK)

Answer 2

• 1 seul passage transmembranaire
• agit en dimère
• structure N-terminal : grande diversité des domaines présents
• structure transmembranaire : séquence d’acides aminés hydrophobes servant à encrer la protéines dans la membrane
• structure C-terminal : domaine kinase (transforme phosphate) peut être séparé en 2 classes : domaine kinase continue + domaine kinase séparé par séquences d’acides aminés

Question 3

Exemple du récepteurs RTK : EGF

Answer 3

• lié au cancer
• 4 récepteurs
• 11 ligands
• ErbB2 : aucun ligand
• possibilité d’homo et d’hétérodimérisation : ErbB2 et 3 ne forment pas d’homodimères

Question 4

Modèle de la dimérisation et de l’activation de l’EGRF par l’EGF : partie extracellulaire

Answer 4

• en absence d’EGF, le récepteur est monomérique
• la dimérisation des régions extracellulaires de l’EGRF est médié par des points de contact entre les récepteurs
  ce n’est pas le ligand qui induite la dimérisation
• le ligand touche 2 points de contact sur le récepteur (domaine I et III)
• l’habileté à dimériser est possible grâce au bras de dimérisation (domaine II)
• en absence de ligand, le domaine II est caché par des interactions intramoléculaires avec le domaine IV
• la liaison de l’EGF induit un changement de conformation important qui va exposer le domaine II

Question 5

Modèle de la dimérisation et de l’activation de l’EGRF par l’EGF : partie transmembranaire

Answer 5

• un motif présent en N-terminal de la région transmembranaire est important pour l’autophosphorylation (signal initial) induite par l’EGF

Question 6

Modèle de la dimérisation et de l’activation de l’EGRF par l’EGF : partie intracellulaire

Answer 6

• dimérisation asymétrique des domaines intracellulaires
• la partie amino-terminale d’un récepteur interagit avec la partie carboxyl terminal de l’autre
• il est attendu que ces interactions sont dynamiques et que les 2 monomères seront phoshorylés

Question 7

EGRF : sites de phosphorylation

Answer 7

• plusieurs tyrosines sont phosphorylées
• celles-ci le sont par la transphosphorylation ou par d’autres tyrosine kinases solubles
• la phosphorylation de résidus spécifiques est associée à l’activation ou le recrutement de protéines clés qui vont induire la signalisation intracellulaire du récepteur activé

Question 8

EGRF : inhibition de la fonction des récepteurs

Answer 8

• en utilisant des bloqueurs qui vont empêcher la liaison du ligand (facteur de croissance)
  
  • efficace contre le cancer des poumons, du colon, etc.
  • thérapie efficace contre les cancers du sein de type HER2+
• en utilisant des inhibiteurs enzymatiques qui vont bloquer l’activité tyrosine kinase du récepteur
  
  • traitement du cancer des poumons (NSCLC) ou traitement du cancer du sein EGFR+

Question 9

Similarités et différences entre RCPG et RTK

Answer 9

• RCPG :
  
  • 7 passages transmembranaires
  • aucune activité enzymatique intrinsèque (facteur d’échange pour protéine G)
  • dimérisation (homo et hétéro) possible mais non-essentielle
  • la liaison du ligand peut induire de multiples conformations 3D
• RTK :
  
  • 1 passage transmembranaire
  • activité tyrosine kinase
  • dimérisation (homo et hétéro) obligatoire
  • la liaison du ligand stabilise une conformation qui permet aux domaines intracellulaires de se phophoryler

Question 10

RTK : mécanismes de signalisation

Answer 10

• une fois que la forme dimérique du récepteur est stabilisée par un ligand et que les domaines intracellulaires sont phosphorylés :
  
  • recrutement de protéines adaptatrices
  • assemblage de complexes de signalisation
  • activation des effecteurs

Question 11

Comment les protéines adaptatrices font-elles pour interagir avec les récepteurs activés?

Answer 11

• rôle principal des protéines adaptatrices = importantes pour l’assemblage et ensuite la signalisation, autophosphorylation amène ces protéines
• possèdent des domaines d’interactions protéine-protéine pour transmettre le signal

Question 12

RTK : modules et domaines d’interactions protéines-protéines ***

Answer 12

• les récepteurs activés forment des complexes avec les domaines PTB et SH2 des protéines de signalisation
• des domaines SH2 se lient spécifiquement au Tyr phosphorylés tandis que les domaines PTB se lient au Tyr phosphorylés ou non
• les domaines PH se lient aux différents phosphoinostides membranaires (pour mener à leur recrutement aux membranes)
• les domaines SH3 et WW se lient à des séquences riches en Pro de protéines cibles (afin de poursuivre la transduction signalétique)
• les domaines PDZ se lient à des résidus hydrophobiques au C-terminal de protéines cibles
• les domaines FYVE se lient spécifiquement aux Pdtlns(3)P

Question 13

RTK : voies de signalisation : modules et domaines d’interactions protéines-protéines : domaine SH2

Answer 13

• structure : les domaines SH2 contiennent un feuillet β antiparallèle entouré de 2 hélices α
• liaison et fonction : modules d’environ 100 acides aminés
• lie spécifiquement les peptides contenant une Y phosphorylée (pY)
• affinité de liaison pour Tyr-P»Tyr

Question 14

RTK : voies de signalisation : modules et domaines d’interactions protéines-protéines : domaine PTB

Answer 14

• structure : les domaines de PTB de Shc et IRS-1 contiennent 2 feuillets β orthogonaux et une boucle les contenants
• même si leur séquences en acides aminés est peu similaire, leurs structure tri-dimentionelle est identique
• liaison et fonction : modules de 100-150 acides aminés
• lie spécifiquement les motifs Asn-Pro-X-Tyr
• cependant, des séquences en N-terminal de ce motif sont nécessaires pour une grande affinité et spécificité

Question 15

RTK : voies de signalisation : modules et domaines d’interactions protéines-protéines : domaine PH

Answer 15

• structure : malgré leur différence dans leur séquence en acides aminés, les domaines PH partagent une structure tri-dimentionnelle composée de 2 feuillets β antiparallèles perpendiculaires et d’une hélice α
• liaison et fonction : module de 120 acides aminés
• certains domaines PH lie avec haute affinité des phospholipides de type phosphoinositol (PI) spécifiques
• leur liaison aux lipides permet aux protéines contenant ces domaines de répondre à la génération de messagers lipidiques en se relocalisant aux membranes

Question 16

RTK : voies de signalisation : modules et domaines d’interactions protéines-protéines : domaine PDZ

Answer 16

• liaison et fonction : module de 80 à 90 acides aminés
• domaine le plus rencontré
• peut exister en 1 ou plusieurs copies
• 4 classes d’interaction PDZ :
  
  • reconnaissance de domaines C-term dans les peptides
  • reconnaissance de motifs internes dans les peptides
  • dimérisation PDZ-PDZ
  • reconnaissance de lipides

Question 17

4 voies de signalisation activées par l’EGRF

Answer 17

• MAPK
• PI3K
• PLC
• STAT

Question 18

Activation de la voie MAPK

Answer 18

• recrutement des protéines adaptrices : Shc/Grb2
• activation de Ras
• activation des MAPKs

Question 19

Activation de la voie MAPK : Grb2

Answer 19

• fonction : protéine adaptatrice qui sert à lier des protéines de signalisation au récepteur activé
• mécanisme d’activation : phosphorylation par le récepteur activé, activation de SOS
• rôles : développement, différenciation et prolifération Grb2 KO : mort embryonnaire rapide
• voie de signalisation importante pour le développement

Question 20

Activation de la voie MAPK : Ras

Answer 20

• 3 gènes : H-Ras, N-Ras, K-Ras
• oncogène le plus commun retrouvé dans les cancers
• fonction : protéine G monomérique ou GTPase
• mécanisme d’activation : cycle classique de GDP/GTP (source de phosphate)

Question 21

Activation de la voie PI3K

Answer 21

• classe II : unités catalytique seulement
• classe III : unités catalytiques et régulatrice
• autres rôles : prolifération, différentiation, motilité, trafic intracellulaire

Question 22

Activation de la voie PI3K : Akt ou protéine kinase B

Answer 22

• zédins/thréonine kinase
• 3 isoformes (Akt1, Akt2, Akt3)
• cible contre le cancer
• activée un peu partout dans la cellule
• AMPK : fonctionnement inverse : est activée pour la survie dans les conditions extrêmes
  
  • lorsqu’un est activé, l’autre est inhibé

Question 23

RTK : autres protéines adaptatrices interagissant avec les récepteurs : phospholipase C (PLC)

Answer 23

• recrutement de PLCg
• transformation des lipides membranaires
• signalisation PKC et Ca2+ dépendante

Question 24

Activation de la PLC

Answer 24

• la PLCg peut être activée par les récepteurs de type tyrosine kinase car elle possède 2 domaines SH2 et 1 domaine SH3 localisés entre un domaine PH divisé
• 2 isoformes sont exprimés chez l’humain : PLCg1 et PLCg2

Question 25

Développement de résistance aux inhibiteurs des RTK

Answer 25

• la surexpression d’Axl médie cette résistance dans le cancer du poumon (NSCLC)
• cellules cancéreuses cherchent autres récepteurs
• peut lier un autre ligand et induire la même voie de signalisation
• IRESSA est un traitement donné aux patients atteint de cancer du poumon métastatique en troisième ligne
• il est efficace chez environ 10% des patients (thérapie spécifique)
• la signalisation d’Axl médie cette résistance dans le cancer du sein (TNBC)

Question 26

RTK : autres protéines adaptatrices interagissant avec les récepteurs : JAK/STAT

Answer 26

• JAK : tyrosine, JAK1, JAK2, JAK3, TYK2, dimérisation homologue
• STAT : facteurs de transcriptions cytosoliques qui doivent être phosphorylés pour transloquer au noyau (STAT1, STAT2, STAT3, STAT4, STAT5( a et b), STAT6)

Question 27

Activation de la voie JAK/STAT

Answer 27

• mesure du niveau de phosphorylation de STAT
• dimérisation des STAT
• translocation nucléaire

Question 28

Inhibiteurs des JAK/STAT en clinique

Answer 28

• tofacitinib pour arthrite rheumatoïde, psoriasis, colite
• baricitinib pour arthrite rhumatoïde
• ruxolitinib pour neoplasmes myeloproliferatifs

Question 29

Récepteurs tyrosine phosphatase : structure

Answer 29

• diffère principalement dans la partie extracellulaire
• la partie cellulaire contient 2 domaines :
  
  • domaine proximal contient l’activité enzymatique
  • domaine distal est essentiel pour l’activité, la spécificité et les interactions protéines-protéines
• une fois activés, les récepteurs tyrosine phosphatases vont déphosphoryler des protéines intracellulaires pour, la majorité du temps, les inactiver

Question 30

Récepteurs sérine thréonine : superfamille des récepteurs de type TGFβ : activation

Answer 30

• dimérisation et recrutement d’un deuxième type de récepteurs
• le TGF-β se lie au récepteur de type II qui recrute et phosphore les récepteurs de type I
• le récepteur de type I phosphore les effecteurs, les Smads (différente combinaisons spécifiques au ligand)
• ces Smads forment un complexe avec Smad 4 pour transloquer au noyau
• certains Smads ont un effet négatif et lient le récepteur et recrutent une E3 ubiquitine ligase
• les Smads sont des facteurs de transcription

Question 31

Récepteurs guanylyl cyclase : superfamille des récepteurs de type l’ANP (ANF) : activité

Answer 31

• ANP et BNP lient NPR-A
• CNP lie NPR-B
• NPR-C est un récepteur de clearance et lie l’ANP, BNP et CNP
• ce récepteur ne possède pas d’activité enzymatique
• de récente évidences suggère que NPR-C peut activer Gi
• les récepteurs de type NPR-A et NPR-B sont phosphorés de façon maximale à l’état basal et forment des oligocènes
• la liaison du ligand induit une augmentation du cGMP
• le cGMP contrôle l’activation de canaux ioniques, de protéines kinases (PKG), des phosphodiestérases et de l’AMP cyclique

Question 32

Récepteurs guanylyl cyclase : superfamille des récepteurs de type l’ANP (ANF) : ligands

Answer 32

• ANP
• BNP
• CNP
• variété de ligands mais proviennent tous du même gène

Question 33

Récepteurs guanylyl cyclase : superfamille des récepteurs de type l’ANP (ANF) : PKG

Answer 33

• sérine thréonine kinase
• 2 types : PKG-I et PKG-II
• homodimères
• substrats : PLB, VASP, RGS2

Question 34

Récepteurs guanylyl cyclase : superfamille des récepteurs de type l’ANP (ANF) : PDE

Answer 34

• enzymes qui dégradent le lien phosphodiester
• 11 types : PDE1 à 11 (cAMP ou cGMP)
• PDE5 : cGMP sélective, inhibiteurs sildenafil

Question 35

RCGP vs. R activité enzymatique

Answer 35

• mode d’activation : changement conformationnel induit par la fixation d’un ligand
• effet de l’activation :
  
  • activation de protéines G, effecteurs et production de seconds messagers
  • transphosphorylation du récepteurs et recrutement de protéines adaptatrices et de signalisation
• contrôle du signal :
  
  • désensibilisation et internalisation
  • déphosphoration et internalisation

Question 36

Récepteurs nucléaires

Answer 36

• les hormones lipophiles vont activer des récepteurs nucléaires puisqu’elles sont capables de diffuser d’une source et pénétrer une cible
• les récepteurs nucléaires (48 chez l’homme) sont des facteurs de transcription qui incluent :
  
  • récepteurs nucléaires hormonaux (NHR) et orphelins
  • récepteurs cytosoliques en complexe avec un inhibiteur et nucléaires associés à l’ADN

Question 37

Structure des récepteurs nucléaires

Answer 37

• domaine de liaison à l’ADN (DBD) : ciblage du récepteur à des séquences d’ADN hautement spécifique, domaine contient 2 motifs de type Zn fingers
• domaine de liaison du ligand (LBD)

Question 38

Mécanisme d’action des récepteurs nucléaires

Answer 38

• homo ou hétérodimers : chaque partenaire se lie à des séquences spécifiques qui existent comme des demi-sites séparés air des séquences de nucléotides variables entre des sites directs ou inversés

Question 39

Protéines co-activatrices des récepteurs nucléaires

Answer 39

• définis comme étant des facteurs cellulaires recrutés par les récepteurs activés afin de promouvoir l’activité transcriptionnelle
• ne se lient pas à l’ADN
• contrôlent les différentes étapes du processus de transcription
• s’assemblent en complexe de haut poids moléculaires
• vont être employés pour la transcription de plusieurs gènes puisque c’est le récepteur qui est responsable de la spécifié

Question 40

Protéines co-régulatrices des récepteurs nucléaires

Answer 40

• supportent l’activité du nucléosome
• fonctionnent pour former un complexe transcriptionnel actif avec la polymérase

Question 41

Récepteurs nucléaires : classe 1 de type stéroidiens

Answer 41

• récepteurs principalement présents dans le cytoplasme
• liaison de l’agoniste résulte en la dimérisation des récepteurs (homo principalement), translocation au noyau et liaison au HRE sur l’ADN (demi sites inversés)
• le complexe récepteur nucléaire/ADN recrute d’autres protéines afin d’initier la transcription

Question 42

Rôle des estrogènes dans la physiologie

Answer 42

• contrôlent le développement et le fonctionnement de l’appareil reproducteur féminin
• les niveaux d’estrogènes varient pendant le cycle menstruel pour préparer l’utérus à l’implantation de l’embryon
• les estrogènes contrôlent la masse osseuse, empêchant la résorption de l’os (chute des œstrogènes après la ménopause est un cause de l’ostéroporose)
• les estrogènes pourraient avoir un rôle protecteur au Nivea du système cardio-vasculaire

Question 43

Ex de récepteurs de classe 1 : récepteurs des estrogènes : mécanisme de signalisation

Answer 43

• ERα et ERβ homo- et hétéro-dimérisation avec eux-mêmes et d’autres récepteurs
• phosphorylation du ER importante pour la liaison au ERE présent dans l’ADN
• la transcription est régulée par une interaction directe avec les facteurs de transcription AP-1 response element, c-fos, c-jun

Question 44

Bloqueurs des récepteurs des estrogènes

Answer 44

• tamoxifen, toremifen, fulvestrant : cancer du sein
• le TAM favorise la proliférations des cellules de l’endomètre

Question 45

Récepteurs nucléaires : classe 2 en hétérodimères avec les récepteurs Rétinoide X (RXR)

Answer 45

• récepteurs principalement retenus dans le noyau
• en absence de ligand, les récepteurs sont souvent en complexe avec des co-répresseurs (inhibe fonction)
• 3 récepteurs : RXRa, RXRβ, RXRg
• considéré comme un partenaire silencieux d’autres récepteurs nucléaires
• lie 9-cis retinoic acid
• RXR forme des homodimères ou hétérodimères (dans certains cas, RXR doit lier son ligand, dans d’autres cas, non puisque l’autre récepteur agit comme modulateur allostérique de son activité
• le récepteur R : T3R, RAR, VDR, etc. (plus d’une quinzaine de récepteurs)

Question 46

Ex. classe 2 en hétérodimères avec les récepteurs Rétinoide X (RXR) : récepteur de la vitamine D

Answer 46

• la vitamine D média ses actions transcriptionnelles via sa liaison au VDR
• le VDR activé dimérise avec le RXR (récepteur rétinoic X)
• le digère lie les VDRE (vitamin D response elements) GGTCCA-NNN-GGTCCA dans la région promotrice des gènes cibles

Question 47

Récepteurs nucléaires : classe 3 et 4 : récepteurs orphelins

Answer 47

• liaison de l’agoniste résulte en la dimérisation des récepteurs (homo principalement et hétéro), translocation au noyau au HRE sur l’ADN
• ces récepteurs nucléaires se lient à des séquences HRE de même orientation

Question 48

Divergence des signaux

Answer 48

• la spécificité du signal à travers les enzymes ayant plusieurs effecteurs est assuré par la ségrégation des complexes
• un ligand lie récepteur
• récepteur active plusieurs voies de signalisation
• pour un but (effet) commun
• signal amplifié

Question 49

Convergence des signaux

Answer 49

• différents stimuli agissent sur la même voie pour produire une réponse

Question 50

Divergence des signaux : ex : migration cellulaire

Answer 50

• un ligand et un récepteur qui modulent plusieurs voies de signalisations
• ATR active Rac, Rho, Cdc42
• les 3 GTPases modulent l’actinie de façon différentes pour induire la migration

Question 51

Divergence des signaux : ex : contractilité cardiaque

Answer 51

• deux ligands et deux récepteurs qui modulent globalement une voie de signalisation
• le récepteur M2 répond à l’acétylcholine
• le récepteur β1 répond à l’isoprotérénol
• l’activation de Gs augmente les niveaux d’AMP cyclique tandis que Gi les diminue

Question 52

Divergence des signaux : ex : augmentation de Ca

Answer 52

• deux ligands et deux récepteurs qui modulent globalement la production d’un second messager
• les RCPG activent Gq/PLCβ/IP3/IP3R/ Ca2+ et les RTK activent PLCg/IP3/Ca2+
• l’augmentation de Ca module le métabolisme, la morphologie, la prolifération, etc.