Mise à jour: 15		BC4223 Mécanismes moléculaires Trafic cellulaire des protéines 4 Maturation et transport des protéines
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	< . . . - . . . . -- . . . . --- . - >	4.1 Maturation initiale dans le RER structure secondaire et tertiaire correcte liens disulfures corrects   Elimination des protéines mal repliées O-glycosylation N-glycosylation Exportation vers le golgi 4.2 Maturation finale et triage dans le Golgi structure du Golgi Maturation de l'OSRM Maturation de l'OSC Triage des protéines role de l'OSC
	< . . . - . . . . -- . . . . --- . - - - ---- - - - - ----- >	Certaines modifications doivent être subies par les protéines durant ou après la translocation pour atteindre leur comformation finale et fonctionnelle   élimination de la séquence-signal (vue dans la section précédente) diverses glycosylation (O-glycosylation, N-glycosylation) addition d'une ancre (protéines ancrées extracellulaires ou intra-luminales) formation de liens disulfure repliment final: acquisition d'une structure tertiaire correcte assemblage des sous-unités (stucture quaternaire) s'il y a lieu protéolyse (pro-protéine -> protéine mature) élimination des protéines mal repliées ou défectueuses acylation sulfatation rotation de la proline sur son axe (peptidyl-prolyl isomérase)   Certaines sont plus ou moins spontanées, certaines sont catalysées par des enzymes résidentes.   Ces modifications s'opèrent au fur et à mesure que les protéines sont transloquées ou transportées jusqu'à leur destination finale dans les divers compartiments (RER, golgi, vésicules de transport...).   Ces modifications peuvent se faire de façon progressive et par étape durant le déplacement.
	4.1< . . . - . . . . -- . . . . --- . - - - ---- - - - - >	MATURATION INITIALE DANS LE RER Acquisition d'une structure secondaire et tertiaire correcte   Certaines enzymes résidentes du RER aident les protéines transloquées ou insérées à acquérir une structure correcte et fonctionelle: chaperonines BiP GRP44 GroEL calnexine calréticuline   Plusieurs voies et enzymes ± spécifiques à certaines protéines choix des enzymes impliquées est mal compris dépend de variables comme la position du N-glucosyl parmi les 30 premiers ac. aminés => calnexine et calréticuline mais pas BiP   Acquisition de la structure correcte est cotraductionnelle, au fur et mesure que la protéine pénètre dans le RER: prévenir la formation de protéines non fonctionnelles "irrécupérables.   Un des problèmes est la présence de de segments hydrophobes temporairement en contact avec le milieu aqueux => dénaturation ou aggrégation non spécifique   Proteine BiP (binding protein) résidente du RER: se lie avec les ac. aminés hydrophobes et bloque la dénaturation en attendant que ce segment se lie à un autre segment hydrophobe de la même protéine ou d'une autre protéine Détachement nécessite ATP -> détachement BiP la protéine se replie correctement ou s'associe correctement avec une autre protéine
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	< . . . - . . . . -- . . . . --- . - - - ---- - - - - >	Formation de liens disulfures corrects liens cys-cys formation des liens disulfures favorisée par milieu oxydant (ex. MEC, lumière de la plupart des organites) mais défavorisée par milieu réducteur (ex. cytoplasme) présence dans cytoplasme de glutathion (non dimérisé): maintien du milieu réducteur et élimination/empèchement des liens disulfures le passage des protéines dans le RER favorise la formation de liens disulfures au fur et à mesure de leur entrée => liens se font entre les cys adjacentes (1e cys avec 2e, 3e avec 4e, 5e avec 6e, etc.)
	< . . . - . . . . -- . . . . --- . - - - ---- - - - - >	pour certaines protéines, c'est l'ordre correct, ex. Ig, récepteurs de certains facteurs de croissance, etc.) pour certaines protéines cet ordre est incorrect et doit être rectifié (ex. pro-insuline) enzyme résidente du RER: proteine-disulfure isomérase (PDI) possède une cys libre capable de former des liens des liens disulfure avec des protéines ayant des liens disulfures incorrects PDI doit reconnaitre les protéines ayant des liens incorrects (thermodynamiquement instables) aussi ERp57 (indépendamment ou en collaboration avec PDI)
	< . . . - . . . . -- . . . . --- . - - - ---- - - - - >	Elimination des protéines mal repliées   Protéines mal repliées (non fonctionnelles ou pouvant interférer avec le fonctionnement normal) doivent être éliminées   Inversement, certaines protéines légèrement anormales mais quand même fonctionelles sont retenues dans le RER fibrose kystique (CFTR) emphysème (a1-aminoprotéinase)     Précipitation et aggrégation => accumulation en cristaux dans le RER   Reconnaissance par BiP qui reste attaché aux protéines mal repliées et bloque leur transport vers le golgi   Hydrolyse par des protéases résidentes du RER
	< . . . - . . . . -- . . . . --- . - - - ---- - - - - >	O-glycosylation se fait sur l'alcool d'une Ser, Thr, Tyr addition sur l'acide aminé receveur d'un glucide (ou dérivé) après l'autre par des enzymes résidentes spécifiques du RER (glycosyltransférases) (sauf NANA dans le golgi trans) variable: divers glucides ou dérivés, plutot court  (NANA = acide N-acétylneuraminique = ac. sialique) les glucides (ou dérivés) sont transportés dans la lumière du RE par un mécanisme qui donne des sucres activés (sous forme de dérivés CDP, UDP, ADP, GDP) XDP-sucre   pyrophosphorylase sucre-P + XTP XDP-sucre + PPi   transférase receveur + XDP-sucre receveur-sucre + XDP   transférase et pyrophosphorylase: enzymes résidentes du RE xxxxxxx
	3.42 . . . - . . . . -- . . . . --- . - - - ---- - - - - >	N-glycosylation primaire  se fait sur l'amine d'une asn si elle est dans la séquence suivante COO- (-------------) Asn - X - Ser/Thr - (-------) NH3+ ( X = tout ac. aminé sauf pro)       OSP sur dolichol             dolichol
	< . . . - . . . . -- . . . . --- . - - - ---- - - - - >	OSP: oligosaccharide précurseur   addition d'un bloc d'oligosaccharide précurseur (OSP) par transférase associée au translocon invariable: séquence précurseure bien définie de 14 résidus synthèse de l'OSP directement sur une ancre de dolichol les premiers glucides sont polymérisés dans le cytoplasme la molécule est inversée (flip-flop) pour que les sucres se retrouvent dans la lumière du RER   les autres glucides sont ajoutés un à un par addition dans le cytoplasme sur un dolichol libre qui bascule dans le RER, transfert le glucide sur le complexe dolichol-OS en voie de synthèse, bascule de nouveau pour aller chercher un autre glucide, etc.: 4 man puis 3 glc
	< . . . - . . . . -- . . . . --- . - - - ---- - - - - >	la synthèse de l'OSP se fait évidemment par addition successive des glucides le transfert sur l'asn se fait en bloc par oligosaccharide transférase
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	< . . . - . . . . -- . . . . --- . - - - ---- - - - - >	OSP sera maturé de deux façons différentes OS riche en mannose (phosphorylé) - OSRM OS complexe OSC dépendant de la destination finale de la protéine glycosylée (lysosome ou sécrétion)   maturation de l'OSP en OSC et la phosphorylation de l'OSRM se fera surtout dans le golgi     seule l'élimination des 3 glucoses terminaux et d'un mannose se fait dans le RER: un à un par des enzymes spécifiques résidentes du RER
	< . . . - . . . . -- . . . . --- . . . . ---- . . >	Exportation vers le golgi Les protéines transférées vers le golgi dans des vésicules   sauf protéines incorrectement maturées reconnues par BiP précipitées ou agglomérées protéines résidentes du RER   protéines résidentes du RER portent l'étiquette KDEL sont reconnues par un récepteur de la membrane du RER: le récepteur KDEL qui les retient à l'intérieur du RER
	4.2< . . . - . . . . -- . . . . --- . - - - ---- - - - - ----- >	MATURATION FINALE ET TRIAGE DES PROTÉINES Structure du Golgi structure polarisée citernes: sacs aplatis, empilés les uns sur les autres dictyosome = 1 empilement comlet avec 3 citernes       (en anglais: dictyosome = golgi des plantes appareil de Golgi = ensemble des dictysomes environ 6 citernes/dictyosome (4-30) 3 types de citernes: cis, médianes et trans trans-Golgi network (TGN): dernière citerne d'où partent les vésicules destinées vers les autres compartiments/membranes: centre de triage
	< . . . - . . . . -- . . . . --- . - - - ---- - - - - > < . . . - . . . . -- . . . . --- . - - - ---- - - - - >
	< . . . - . . . . -- . . . . --- . - - - ---- - - - - ----- >	zones de transitions entre RER face cis et citerne cis (reticulum cis golgi, CGR, CGN) entrre citernes trans et la suite du circuit:  zone de triage? associé aux vésicules de sécrétion/prélysosomales (réticulum trans Golgi, TGR, TGN): continuité de la lumière des citernes trans et TGN: probable identité entre citernes trans et TGN: possible ressemblances des membranes: citernes cis: mb mince ± = RER citernes trans: mb épaisse ± = membrane plasmique Les protéines transportées passeront par chacun des 3 types de citerne mais pas toutes les 4-30 citernes système de vésicules originant et aboutissant aux diverses citernes
	< . . . - . . . . -- . . . . --- . - - - ---- - - - - >	modifications subies par les protéines: O-glycosylation ) O-glycosylation involves the covalent attachment of N-acetylgalactosamine (GalNAc) with the side chain hydroxyl group on serine or threonine. This core GalNAc residue can be followed by various sugars such as galactose, sialic acid, GlcNAc and fucose maturation des N-glycosyles mis en place dans le RER dépendant de la destination des protéines les modifications seront différentes protéines lysosomales : -> oligosaccharide riche en mannose (OSRM) protéines membranaires ou sécrétées: -> oligosaccharide complexe (OSC)   sulfatation phosphorylation lipoacylation chaque citerne fait des modifications spécifiques pcq enzymes spécifiques remarque: identification des citernes est opérationnelle par le contenu enzymatique
	< . . . - . . . . -- . . . . --- . - - - ---- - - - - ----- >	Maturation de l'OSRM     grand nombre de variétés selon le nombre de man plus comunes 5 ou 8 man peut aller de 5 à 60 (certaines levures) point commun: exclusivement du mannnose (sauf les 2 N-acétylglucosamine (GlcNAc) initiales phosphorylation (sulfatation) au niveau d'au moins un des 2 mannoses terminaux, plus souvent les deux destination lysosomiale enzymes impliqués citernes cis: mannosidase: élimination de man (variété à 5 man) phosporylases (2 phosphotransférases différentes)
	< . . . - . . . . -- . . . . --- . - - - ---- - - - - ----- >	Maturation de l'OSC   Contient plusieurs types de glucides ou dérivés: man, GlcNAc, NANA (ac. sialique ou acide N-acétyl-neuraminique), fucose. destination: protéines sécrétées ou membranaires (plasmiques) enzymes impliqués citernes cis: mannosidase: élimination de 2 man citernes med: mannosidases: élimination de 1 man transférases: addition GlcNAc et Fuc   citernes trans: transférases: additon de gal et NANA   remarque: il existe des OS mixtes qui ont des caractériques propes aux 2 autres classes: généralement des protéines membranaires
	< . . . - . . . . -- . . . . --- . - - - ---- - - - - >	Triage des protéines Le triage des protéines se fait par une caractéristique structurale qui fait en sorte que la protéine sera empaquetée au niveau du TGR dans une vésicule allant vers la destination correcte (étiquette) au moment correct (sécrétion induite vs constitutive: deux types de vésicules distinctes)   Etiquette: dans la structure de la protéine directement ou indirectement   vers les lysosomes: le P sur un mannose, mais la phosphotransférase qui ajoute ce P reconnait la protéine lysosomale par une caractéristique de la séquence de la protéine la séqunece KFERQ   pour la sécrétion: l'OSC n'est pas reconnu en tant que tel pour confimer la destination, ce qui est reconnu c'est la une caractéristique de la séquence des ac. aminés
	< . . . - . . . . -- . . . . --- . - - - ---- - - - -	role de l'OSC????: assurer une conformation correcte de la protéine => si non N-glycosylation (ou O-glycosylation) (mutants, blocage du transfert de l'OSP du dolichol -> Asn, etc) résulte en protéine ayant une conformation incorrecte qui ne sera pas transportée stabiliser la protéine et la rendre résistante aux protéases => si non N-glycosylation: protéines disparaissent rapidement du MEC remarquer la grosseur relative des OSC et leur ifluence sur le repliment de cette proteine (ECorL)     cas des cellules polarisées: il doit y avoir des mécanismes permettant que les vésicules et leur contenu soit acheminés correctement
	< . . . - . . . . -- . . . . --- . - - - ---- - - - - ----- >	Modifications covalentes: hydrolyses   Les protéines doivent souvent subir des modications covalentes avant d'atteindre leur destination. Ces processus se passsent souvent dans leur compartiment de destination (lysosome) ou de stockage (vésicule ou granule de sécrétion) ou encore durant leur transport (ex. pro-insuline -> insuline dans des vésicules de transport à base de clathrine)   Les enzymes lysosomiales sont souvent produites sous forme de précurseurs inactifs quui seront activés seulement dans le lysosome (protéger la cellule) élimination du P pour empêcher son retour vers le golgi via lors du retour du récepteur à mannose-6-P élimination de séquences inhibitrices: pro-enzyme -> enzyme   les enzymes sécrétées subissent aussi souvent des maturation albunine, insuline, etc.
		Maturation of Golgi cisternae directly observed Hugh R.B. Pelhama, aMRC Laboratory of Molecular Biology, Hills Road, Cambridge, CB2 2QH, UK Available online 18 September 2006. Newly synthesized secretory proteins pass through the Golgi apparatus, which consists of multiple cisternae containing distinct populations of enzymes. Are the cargo proteins shuttled between cisternae in vesicles or do they remain in a cisterna while it is the Golgi enzymes that are removed and replaced? As predicted by the latter model – the cisternal maturation hypothesis – two groups have directly observed the replacement of one Golgi protein with another in individual cisternae, thus answering the question. However, its solution raises many more unknowns.
		BC4223 Page de Didier Gauthier Questions? Commentaires?