V - Transport cytosol  reticulum endoplasmique

1. V - Transport cytosol  reticulum endoplasmique

2. Schéma du routage

3. Le reticulum endoplasmique • Chez tous les eucaryotes • Plus de la moitié des membranes de la cellule • Membrane continue, lumière continue • 10 % du volume de la cellule

4. Principaux rôles • Synthèse des lipides et des protéines • Site de production de toutes les protéines transmembranaires et lipides des organites de la cellule • RE, Golgi, Lysosomes, Endosomes, Vésicules sécrétoires, Membrane plasmique • Lipides des membranes de mitochondries et peroxysomes (pas toutes) • Protéines destinées à l'extérieur • Protéines destinées à lumière de RE, Golgi, Lysosome passent par le RE

5. AC contre une protéine résidente du RE

6. Fig 12-35 AC contre une protéine résidente du RE Cellule de plante vivante + protéinefluorescente

7. Thiéry,G1983 Fig 1

8. Thiéry,G1983 Fig 3

9. Thiéry,G1983 Fig 4

10. Thiéry,G1983 Fig 6

11. Bergeron,M1981 Sch 1

12. Généralités • Le RE capture les protéines à partir du cytosol • protéines transmembranaires : destinée RE ou autre (membrane plasmique, … , ) • protéines solubles : destinée lumière d'un organite ou sécrétion • Même signal de tri au départ dans le RE

13. Rappel : les deux types d'import • Post-traductionnel • mitochondrie, noyau, peroxysomes • Co-traductionnel • RE • pas de risque de repliement de la protéine avant son insertion  pas besoin de chaperones • nécessité de fixer les ribosomes sur le RE  RE granulaire (REG)

14. RE granulaire en microscopie électronique

15. Les deux populations de ribosomes • Ribosomes liés : protéines transloquées dans le RE • Ribosomes libres : toutes les autres protéines • Ont la même structure • Fonctionnent de la même façon • La différence est la protéine qui est en train d'être synthétisée

16. Fig 12-36 Le RE granulaire

17. Polyribosomes attachés à la membrane du RE

18. Fig 12-37(A) Il n'y a pas de signal RE

19. Fig 12-37(B) Le signal RE de la nouvelle chaîne dirige le ribosome vers la membrane du RE

20. Le RE lisse • C'est du RE sans ribosomes • Toutes les cellules en ont • élément de transition d'où bourgeonnent les vésicules • en continuité avec le REG • Très développé dans les cellules qui ont un métabolisme lipidique important • eg : les cellules qui fabriquent des hormones stéroïdes à partir du cholestérol

21. Fig 12-38(A) REL abondant dans une cellule de Leydig

22. Fig 12-38(B) Reconstruction 3-D de REG et REL dans un hépatocyte

23. Rôle de REL dans le métabolisme des lipides • Hépatocyte : lieu de production des particules de lipoprotéines (transporteurs des lipides) • Enzymes de synthèse localisées dans la membrane du REL • Détoxification • cytochrome P450 (solubilise des toxiques) • phénobarbital  doublement de la surface du REL en quelques jours puis résorption par autophagocytose

24. Autres rôles du REL • Séquestration du calcium • Beaucoup de Calcium Binding protein • Exemple : le reticulum sarcoplasmique Ca++ATPase qui pompe le Ca++ vers la lumière

25. Microsomes • Origine technique de préparation de laboratoire • Petites vésicules fermées • Granuleuses ou lisses • Proviennent de toutes les membranes de la cellule • Sont fonctionnels (synthèse de protéines, glycosylation des protéines, captage du Ca++, synthèse de lipides)

26. Origine des microsomes • Lisses : membrane plasmique, Golgi, endosomes, mitochondries … • exception : hépatocyte où REL  microsomes lisses • Granulaire : RER uniquement

27. Fig 12-39(A) Isolement de microsomes rugueux et lisses à partir du reticulum endoplasmique

28. Fig 12-39(B) Microsomes rugueux

29. Reticulum endoplasmique rugueux et microsomes rugueux

30. Comparaison REG REL Continuité de membrane Continuité de lumière Grande similitude de protéines Plus de 20 protéines en plus dans le REG  il existe une séparation entre les deux protéines de liaison des ribosomes à la membrane protéines qui donnent la forme aplatie au REG interactions entre les protéines spécifiques ? ou réseau sur une des deux faces

31. Découverte du signal peptide • Au début des années '70 • Protéines sécrétées • ARNm + ribosomes (sans microsomes) in vitro  protéines plus longue que la protéine normale (leader peptide en plus) • ARNm + ribosomes + microsomes granuleux  protéines de taille correcte •  hypothèse du signal : • le leader peptide sert de signal pour diriger la protéine vers le RE • clivage par une signal peptidase dans la membrane du RE avant la fin de la synthèse

32. Le clivage a lieu dans la lumière du RE • Synthèse de la protéine sans microsome + protéase  dégadation de la protéine • Synthèse de la protéine avec microsome + protéase  pas de dégradation de la protéine (protection par la membrane du microsome) • Protéines sans signal ne sont pas importées dans les microsomes  dégradation

33. Hypothèse du signal • S'applique : • plante + animal + membrane plasmique de la bactérie • mitochondrie, chloroplaste, peroxysome • protéines sécrétées • en fait toutes les protéines fabriquées par les ribosomes liés • Confirmée par les résultats à partir de protéines de fusion

34. Fig 12-40 Hypothèse originale du signal peptide

35. Guidage de la séquence signal RE Signal Recognition Particle (SRP) navette entre membrane du RE et cytosol se lie à la séquence signal Récepteur de SRP dans la membrane du RE

36. Signal Recognition Particle • Très conservé • 11S RNP • 6 chaînes polypeptidiques différentes : 72, 68, 54, 19, 14, 9 • SRP 68/72,19, 54 : liaison au centre = domaine S • 1 molécule d’ARN (300 nucléotides appelé 7SL RNA)

37. Anatomie fonctionnelle de SRP • 2 extrémités • liaison au ribosome et blocage de la traduction • liaison à la séquence signal RE du polypeptide en élongation • 3 sites de reconnaissance • Ribosome • Séquence du signal RE • Récepteur de SRP

38. Fig 12-41 Signal Recognition Particle (SRP) bactérie

39. Liaison au signal RE du polypeptide en élongation • Poche bordée d’acides aminés hydrophobes (riche en méthionine  domaine M) donc très flexible •  grande flexibilité pour s'adapter à beaucoup de types de protéines

40. Séquence signal du Reticulum endoplasmique • Grande variation dans la séquence des acides aminés • 8 ou plus acides aminés non polaires à leur centre • Peut être accepté par la poche hydrophobe de SRP

41. Wild,K2002 fig1 • Chez eucaryote • 2 domaines • Alu : SRP14et9 • S :SRP 72/68et1954 • SRP 54 • DomaineM(ethionine-rich) • DomaineN(terminal)G(TPase) Ffh = homologue de SRP 54

42. Wild,K2002 fig2 Crystal structures of three protein–RNA subcomplexes from the SRP

43. Wild,K2002 fig3 Fold of SRP RNA-binding proteins compared with common RNA-binding domains

44. Wild,K2002 fig4 Structure and assembly of the Alu domain of the SRP H. sapiens S.pombe B. subtilis Proposed hierarchical assembly pathway for the mammalian Alu RNP

45. (a) Overall structure (b) A comparison of the GNAR and GNRA tetraloops Wild,K2002 fig5 The structure of the human SRP19–helix 6 complex

46. Wild,K2002 fig6 Towards the structure of the mammalian SRP

47. Stroud,RM1999 Fig 2 7S RNA 4.5S RNA

48. Stroud,RM1999Fig 3 + Domaine M(éthionine rich) de Ffh -

49. Guidage de la séquence signal et de la SRP vers la membrane du RE • Liaison de SRP à la séquence signal • Arrêt de la synthèse protéique • Fixation du ribosome à la membrane du réticulum endoplasmique →pas de libération prématurée (lysosome) • Fixation du complexe SRP-ribosome au récepteur du SRP • Rapprochement du complexe vers un translocateur • Libération de SRP de son récepteur • Translocation de la chaîne protéique naissante à travers la membrane du réticulum endoplasmique

50. Fig 12-42(A) Guidage de la séquence signal et de la SRP vers la membrane du RE