b - compartiments et tansport ii 26dec

Compartiments et transport intracellulaires

A- Compartiments intracellulaires et tri des protéines

B-Transport vésiculaire dans les voies de sécrétion et d’endocytose

Réf 1: ALBERTS (B) ,

RETCULUM ENDOPLAIQUE

CYTOSOL

MITOCHONDRIES

Transport des protéines vers les mitochondries

1-Fixation protéine sur récepteur spécifique

2-Translocation à travers mb externe

3 -Translocation à travers mb interne vers la matrice. - translocation dans la bicouche de la mb interne.


Peptide signal pour l’importationdes protéines mitochondriales .La cytochrome oxydase, un gros complexe multiprotéique dans mb interne mito.A. 12 premiers aa du précurseur de cette enzyme qui constituent un peptide signal pour l’importation de cette sous unité dans mito.B. Un peptide signal complet repliéen hélice α avec 3,6 résidus /tour. Les séquences mito des peptidessignal presque toujours capables de former une telle hélice amphiphile qui serait reconnue par un récepteurprotéique spécifique à la surface mito.Résidus chargés

+ en rouge groupéssur une face hélice

Résidus non polaires en vertface opposée


Protéines traversent les mb mitochondriales interne et externe de façon transitoire pendant leur translocation dans la matrice.

Partiellement transloqué, la plus gde partie protéinereste extérieur (accessibleenzymes protéolytiques)

La translocation terminée (protégée des enzymes protéolytiques)

+ protéase+ détergent

Détergent détruit mb mito /digestion protéines importées

5°C 25°C

+protéase +protéase

+protéase+détergent

Cette expérience montre que le processus d’importation a lieu en 2 étapes:

1. Pénétration , par l’intermédiaire du gradient électrochimique du peptide signal et des séquences avoisinantes à travers les 2 mb mito.

2. Déplacement du reste de la chaine polypeptidique vers la matrice qui nécessitel’hydrolyse de l’ATP et T° physiologique.

Récepteur

Peptide signal

1.Reconnaissance

2. Insertion dans mb couplée à gradient électrochimique

3. Translocation dans la matrice nécessitant de l’ATP Peptide

signal

4..

Importation des protéines par les mitochondries

Protéine mito mature

Précurseurprotéique



L’importation des protéines dans la matrice mitochondriale nécessite la présence de protéines Hsp70 des 2 côtés de la mb mitochondriale.

Importation protéines depuis le cytosol vers l’espace intermb ou la mb interne

des mitochondries

Quelques protéines se déplacent du cytosol vers

espace intermb -2 peptides signal

(rouge)/(orange)-2 événements de translocation

(A ).2 peptides signal, (rouge) pour translocation initiale, (orange) hydrophobe ,provoque insertion dans mb interne.

Site de clivage

Peptide Signal

(A)


(B) .Voie de terminaison de transfert . Après clivage du peptide signal (rouge) ,arrêt de translocation de protéine /mb interne, le reste de la protéines propulsé

dans l’espace intermb.Réf 1: ALBERTS (B) ,

( C).Certaines protéines solubles de l’espace intermb,≠ voies (A) et (B) ,une 2° signal peptidase dont site actif dans espace intermb élimine peptide signal hydrophobe.


*TOM: translocase de la mb externe mito*TIM: ‘’ interne ‘’*N/C :extrémités terminale peptide

Eléments d’importation mitochondriale.

A- Image de microscopie électronique d’une coupe mince .B- Schéma de la machinerie d’importation avec le complexe *TOM de mb externe et *TIM de mb interne.C- reconstitution de tridimensionnelle du cœur du complexe TOM de la translocase de mb externe.D- Structure atomique d’une séquence signal liée à un domaine hydrophobe de TOM 20 Charges : - (rouge) et + (bleu)

Séquence signal: 2 tours α

Réf:14 Pollard (T-D)

Cytoplasme

A

Mb externe

Mb interne

Espace intermb

Matrice

Importation des protéines de la matrice mito. La barre blanche dans le pore d’une translocase indique sa fermeture.

Barre blanche


A. Une séquence interne de ciblage lie polypeptide à Tom70 qui le dirige vers canal Tom 40.

B. Dans espace intermb ,polypeptide capté par

Tim9/10 et Tim8/13 et dirigé vers complexe de translocation Tim 22/54 qui importe vers la matrice.

C. Tim 22/54 en association avec potentiel transmb ,favorise l’insertion des 6 hélices dans bicouche mb interne

RETCULUM ENDOPLASMIQUE

CYTOSOL

PLASTES

Sous compartiments des mitochondries et chloroplastes.La topologie du chloroplaste peut être dérivée de celle d’une mitochondrie : détachement par pincement des invaginations de mb mito interne pour former des vésicules, donnerait naissance au thylacoïde qui a probablement évolué de cette façon.


Peptide signal du thylacoïde

Précurseur protéine du thylacoïde

Récepteur supposé

Mb externe

Translocation dans le thylacoïde des chloroplastes

STROMA

CYTOSOL

Voie d’importation des protéines du chloroplaste par les complexes TOC et TIC


RETCULUM ENDOPLASMIQUE

CYTOSOL

PEROXYSOME

Peroxysomes . Micrographie électronique de 3 peroxysomesdans une cellule hépatique de rat.

Réf 14: POLLARD (T-D) ,

Urate oxydaseen grde []

Réf 14: POLLARD (T-D) ,

Images de microscopie fluorescence d’une cellule

Peroxysomes (vert)

Microtubules (rouge)

ADN nucléaire (bleu)

L PTS1 /2:Peroxysomal Targeting Signal

Six modalités d’association protéines mb à la bicouche

Lipidique (A-D)

Anc

rés

par

inse

rtio

nIn

tera

ctio

ns é

lect

rost

atiq

ues

Protéine isoprénylée

Protéine myristoysée

Protéine à ancre (GPI)

Six modalités d’association protéines mb à la bicouche

Lipidique (E-F)

Inse

rtio

n pa

rtie

lle

Caténine associée protéine transmb

Liaison aux protéines transmb

Hélices alpha hydrophobes pénètrent dans couche lipidique

Fabrique membranaire de la cellule

Rôle essentiel dans la biosynthèse des lipides et des protéines.(toutes les protéines transmb).

S’étend comme un filet sur tout le cytosol toutes les régions sont proches.

(Se limite en tout point par mb continue!)

[Réticulum endoplasmique]

Le réticulum endoplasmique.Micrographie en fluorescence d’une cellule de mammifère en culture colorée avec un anticorps qui se fixe à une protéine retenue dans RE.

RE s’étend comme un filet sur tout le cytosol

RE

Rugueux LisseRER REL

La grande majorité des cellul contiennent peu de vrai REL, (plutôt petite région de transition , là ou *VT bourgeonnent) REL abondant dans certaines cellules spécialisées ,ex: hépatocyte.(*VT: vésicule de transport)

Sous forme de lames aplaties/avec ribosomes

Constitués de tubules contournés /sans ribosomes

Réf 14: Pollard (T-D)

RER

Polyribosomes.Micrographie électronique d’une coupe fine de polyribosomes attachés à mb du RE .


Reconstitution tridimensionnelle d’une région des RE lisse et rugueux dans une cellule hépatique.

RE lisse: la mb du RE Lisse reliée aux saccules et forme un fin réseau de tubules de 30 à 60 nm de diam.

RE rugueux: forme des empilements orientés de 20 à 30 nm de large


Microsomes rugueux et lisses séparés en fonction de densité par centrifugation à l’équilibre/ gradient saccharose


Ribosomes du cytosol dirigés vers RE

Si protéine en train d’être fabriquée porte séquence signal, reconnue

par SRP situé dans cytosol

Complexe ribosome –SRP se lie à un récepteur de mb du RE

Processus de translocationSRP: Signal Recognition Particle

Ribosomes libres et ribosomes liés à la mbRéf 1: ALBERTS (B) ,

[Translocation dans le RE]

L’orientation d’une protéine dans la bicouche ou sa distribution vers la lumière , définie au cours du passage et préservée tout au long du transit par voie d’exocytose.

Le mécanisme de transport peut fonctionner dans le sens contraire: les protéines défectueuses sont expulsées du RE vers cytoplasme pour être dégradées.

Toutes les protéines destinées à:

la sécrétion RE lui-même AGLysosomesEndosomesMb plasmique

sont initialement importées dans RE à partir du cytosol

Il y a couplage de la synthèse et la translocation dans RE .

Les protéines destinés au RE :-Une séquence signal (N-terminale) dirige protéine vers RE;-un canal aqueux de la mb s’ouvre pour permettre translocation;-séquence signal éliminée après translocation dans lumière.

Séquence signal : variables , 15 à 21 aa , nécessaires et suffisantes pour ciblage du RE .


Représentation schématique de la translocation protéique à travers mb du RE.

*SRP se lie à la séquence signal et au ribosome

dirige ribosome vers récepteur (RER) le transfère vers un canal: complexe de translocation

dissociation de SRP et de son récepteur du ribosome

Reprise de synthèse protéique et passage du polypeptide

*SRP( signal recognision particle):

Translocation cotraductionnelle du ribosome vers lumière RE

SRP (particule de reconnaissance des signaux) et son Récepteur utilise un cycle de recrutement et l’hydrolyse du GTP pour transporter le complexe ribosome –ARNm vers le translocon du RE ;

Réf 14: Pollard (T-D)

Réf 2: ALBERTS (B) ,L’essentiel

Une séquence signal pour le RE et une RSP dirigent un ribosome vers la mb du RE

Les protéines traversent mb RE par un canal protéique étroitement ajusté :complexe de translocation.

Constituants du pore de translocation: 3 ou 4 copies du complexe Sec61p.

La liaison ribosome séquence signal à un complexe de translocation ouvre un pore transmb.

Structure du translocon Sec61p.A et B .Images de microscopies électroniques .C. canal Sec61 recombinant purifié .D. Canal natif isolé du RE. E. Ribosome lié à un complexe de translocation .F. Modèle de l’insertion d’un polypeptide dans un complexe de translocation et de son transfert vers bicouche lipidique.

Bicouche lipidique

Ribosome fixé par 3 à 4 minces supports

Hypothèse:dissociation partielle desSous unités

Protéines destinées au RE

pénètrent entièrement dans la lumière RE

lumière RE, sécrétionautres organites

transloquées dans mbdu RE mais pas libérées

protéines transmb du RE ou d’autres mb cellu

La sortie du RE

Etape importante de contrôle de qualité

protéines repliées incorrectement ou

assemblées à partenaires anormaux

retenues dans le RE et puis dégradées.

ALBERTS (B) ,L’essentiel

Translocation protéine soluble dans la lumière du RE , à travers mb du RE.

Intégration dans la mb du RE d’une protéine transmb.Une séquence signal amino-terminale pour le RE (rouge) initie le transfert ,une 2° séquence hydrophobe et une séquence de terminaison de transfert (orange)

Protéine ancrée/mb après clivage signal amino- terminal


Intégration dans la mb du RE d’une protéine à double passage transmb.

Ciblage des protéines dépendantes de Sec61p vers la lumière de la mb du RE.A. Libération de la protéine dans la lumière.B. Un seul segment transmb avec l’extrémité C- terminale dans le cytoplasme

C. Un seul segment transmb avec l’extrémité N- terminale dans le cytoplasme .D. 2 segments transmb avec l’extrémité N-terminale dans le cytoplasme.E. Plusieurs segments transmb.

Protéines solubles : dans la plupart des cas , le peptide signal du RE est éliminé après la translocation.

Protéines qui traversent mb 1 seule fois: seul un peptide signal interne du RE reste dans la double couche lipidique sous forme α transmb.

Protéines transmb à traversées multiples: alternance de nombreux signaux d’initiation et de terminaison de transfert.

Le tunnel au sein de grande sous-unité ribosomique et le canal du complexe de translocation contiennent 70 aa .

Les chaines polypeptidiques longues émergent dans lumière du RE , elles :

-éliminent la séquence signal-(+) oligosaccharides-régulent le repliement- formation des ponts disulfures-constitution d’oligomères

Les facteurs de modification doivent être situés à proximité du versant luminal du complexe de translocation.


Oligosaccharide lié à l’asparagine (N-lié) ajouté à la plupart des protéines de la mb du RER.

1 seule espèce d’oligossacharideN-acétylgluco , manose, glucose

14 résidus glucidiques

Transférés en bloc aux protéines dans RE au groupement NH2 sur

chaine latérale d’un résidu asparagine(Asn appartient à une séquence

AsnX-Ser/Thr)

Glycosylation d’une protéine dans RER

oligosaccharide transféré en bloc

- risque d’agrégation

-rôle dans rôle dans repliement repliement

-rôle dans propriétés fonctionnelles rôle dans propriétés fonctionnelles dans milieu extracellu dans milieu extracellu


Glycosylation d’une protéine dans le RE rugueux

*ASN: asparagine

Copie de l’enzyme associée à chaque protéine de translocation dans mb du RE.

Le repliement complet et la formation d’oligomères ( assemblage sous unités) ne se produisent qu’après libération chaine polypeptidique/ribosome.

Chaque polypeptide a un mécanisme de repliement particulier , dictée par sa séquence.

Néanmoins ,les enzymes qui facilitent ces processus sont généralement les mêmes.

Les protéines qui entrent dans la voie d’exocytose

nombre élevé de ponts disulfures, stabilisent protéines dans conditions

oxydantes du milieu extracellu

(dans RE ces ponts disulfure grâce aux enzymes *PDI)

*PDI: protéine disulfure isomérase.

De nombreux polypeptides dans RE sont des sous unités de complexes oligomériques homologues ou hétérologues.

L’assemblage des oligomères ,généralement avant exportation et fait intervenir les chaperons.

Présence de chaperons favorise interactions entre les sous unités et empêche exportation ou dégradation prématurée des protéines.

RE doté d’un mécanisme régulé

Empêche l’exportation des protéines anormales

- Polypeptides mal repliés ,-sous unités en excès - oligomères mal assemblés

dégradés au sein du RE dans le protéasome

Dégradation dans la lumière du RE des protéines mal repliées.

Dégradation dans la lumière du RE des protéines mal repliées.

Mannosidase I identifie les glycoprotéines qui doivent être dégradés en synthétisant un

oligosaccharide à 8 mannoses qui est reglycolysé .

Ce substrat défavorable pour glucosidase IIreste lié à à calnexine

Transloqué hors RE pour être dégradédans le protéasome

Structure polarisée faite d’1 ou plurs empilements de saccules en forme de disque.

A

RE

Traitement du cœur des chaines N-osidiques dans le GolgiA à F . Les étapes successives comportent l’élimination de molécules de mannose (man) /glu (Glc) et + de N-acétylglucosamine (GlcNAc) , de galactose (gal) et d’acide Sialique (NANA) pour donner naissance à de nombreux oligosaccharides complexes.

[Synthèse lipidique]

La plupart des lipides cellulaires sont synthétisés dans RE et dans l’AG,

Cette synthèse est indispensable aux besoins de la voie d’exocytose et aux fonctions cellu qui dépendent des mb et des molécules de signalisation lipidique.

La plupart des glycérophopspholipides sont synthétisés dans RE ,les sphingolipides essentiellement dans AG.

[Stockage du calcium]

Une autre fonction du RE dans la plupart des cellu euc : séquestration des Ca++ cytosoliques .

Le cycle libération/ récupération des Ca++ du RE dans cytosol est responsable de la médiation d’un grand nombre de réponses rapides à des signaux cellu.

Le stockage de Ca++ dans lumière RE liée forte [ ] protéines liant Ca++.

Ex: cellul musculaires: REL spécialisé abondant = réticulum sarcoplasmique, pompe Ca++ par Ca++ATPase ,

libération et récupération par R sarco interviennent dans la contraction et le relâchement rapide des myofibrilles au cours de chaque cycle de contraction musculaire.

b - compartiments et tansport ii 26dec

Documents

interne mito

importation protines

protines hsp70

mitochondriesquelques

protines propuls

protines solubles

translocation travers

externe mito