Cascade de signalisation PDF

Cascade de signalisation C'est la voie de signalisation qui est induite dès que le ligand se met en place (dans les premières millisecondes qui vont suivre la fixation du ligand). La taille des ligands peut être très variée en tailles et en formes.variée en tailles et en formes. Une fois que le lig...

Cascade de signalisation C'est la voie de signalisation qui est induite dès que le ligand se met en place (dans les premières millisecondes qui vont suivre la fixation du ligand). La taille des ligands peut être très variée en tailles et en formes.variée en tailles et en formes. Une fois que le ligand s'est fixé sur son récepteur, c'est à ce moment qu'on aura la première étape qui correspond à l'interaction protéine-protéine. Cette interaction protéine/protéine va se faire par le biais de la séquence DRY avec les protéines G trimériques (3sous-unités). Ligands variés : - Photons - Ca²+ - Odeurs phéromones - Petite molécules - acides aminés, amines - nucléotides, nucléosides - prostaglandines, lipides - peptides - Protéines - Tsh - Lh - FSH - interleukines - Chimokines - alpha-latrotoxine I- Les protéines G La protéine G est un trimère elle a 3 sous unités : Alpha, bêta et gamma. Les attaches permettent de localiser les sous unités près du récepteur. Objectif : récepteur qui répondent le plus rapidement possible à un signal. Quand la protéine G est inactive elle est porteuse du nucléotide GD¨P. Lorsqu\'elle est activée, dissociation du trimère, la sous unité alpha se détache et détachement du dimère bêta gamma qui reste toujours associé. Seul sa sous unité alpha possède le nucléotide. Les sous unités alpha et les complexe bêta gamma interviennent tous ils sont tous fonctionnel. Échange de nucléotide quand la sous unité alpha est activée elle fixe le GTP. 1. Interactions IL2 et IL3 La sous unité alpha interagit avec les chaîne 3,4 et la pseudo I4. 2. Cycle d\'activation de la protéines G Au repos : Pas de stimulation venant de l\'extérieur, le récepteur et sans ligand, les protéines G sont formés des 3 sous unités et la sous unité alpha fixe le GDP. La sous unité n'interagit ni avec le récepteur ni avec l\'effecteur. Un signal externe arrive à la surface de la cellule il se fixe sur un récepteur, et va entre les hélices du récepteur et modifie la forme, ce changement de position permet une interaction avec les protéines G trimériques. Activation de la sous unité, alpha de la protéine G par le complexe récepteur/ligand. On réalise un échange GDP/GTP. La protéine se détache du complexe bêta/gamma. Les deux éléments vont pouvoir interagir avec les protéines effectrices soit les enzymes qui vont permettre la production de second messagers. Cette partie dure 5 min. Puis étape d\'inactivation : il faut que la sous unité alpha reviennent sous sa forme GDP. Pour cela on hydrolyse le GTP, donc libération d\'un phosphate et la sous unité alpha récupère du GDP. Cette sous unité à une activité GTPasique. GTPasique : Hydrolyse le GTP pour former du GDP. 3. Les sous-types de protéines G 4 types de sous unités alpha : - Alpha S → stimule sa protéine effectrice - Alpha I → Inhibe sa protéine effectrice - Alpha Q → Stimule son effecteur - Alpha 12/13 II- Les effecteurs et les 2^nd^ messagers Les effecteurs : - Enzymes → adenylate cyclase qui s\'associe avec les sous unités alpha S et alpha I second messager :AMPC - Phospholipase C, le second messager est calcium et l\'IP3 - Phospholipase A2 activé par les dimères bêta/gamma le second messager est l\'acide arachidonique Effets des sous-types de protéine G : - Gs (stimulateur) : activation de l'adénylate cyclase (synthèse d\'AMPc) - Gi (inhibiteur) : inhibition de l\'adénylate cyclase - Gq : stimule la phospholipase Cb - G12/13 : Stimule la petite protéine G, Rho-GTP et la phospholipase A2 1. Adhénylate cyclase (AC) Enzyme membranaire qui catalyse l\'ATP en AMP cyclique (AMPc). Elle est constitué de 6 passage transmembranaire un domine catalytique et de nouveau 6 passage transmembranaire et un domaine catalytique. Les domaines permettent la transformation d\'ATP en AMPc. Quand alpha I se fixe sur C1, on inhibe la formation d\'AMPc. 2. Les phospholipases : PLC et PLA2 Les phospholipases sont des enzymes qui hydrolysent les phospholipides. La phospholipase A2 coupe juste après le phospholipide qui est derrière la membrane. La phospholipase C coupeau niveau du l'inositol 6 phosphate et c\'est cette partie là qui sera libérée. PIP2 : Phospholinositol biphosphate → phospholipide présent dans la membrane, quand la PLC le coupe, on aura l\'IP3 qui sera libérée et le DAG qui restera dans la membrane. III- Les kinases : PKA, PKC et Rho kinase Plusieurs kinases : - La protéine cyclase fixe l\'AMPc. - La PKC fixe le Ca²+ - Pas de kinase suite à la production d\'acide arachidonique - La Rhoa est à l\'origine de l\'activation de la Rho kinase Les protéines kinases sont des enzymes qui transfèrent un phosphate Pi de l'ATP sur le groupe --OH des acides aminés Sérine, Thréonine et Tyrosine. Protéine-OH + ATP → protéine-O-PO3²- + ADP 1. Activation de PKA par l\'AMPc PKA est formée de 4 sous unités : - 2 régulatrices - 2 catalytique permettent l\'hydrolyse de l\'ATP pour donner l\'AMPc Les AMPc viennent se fixer sur les sous unité régulatrices, au total on a 2 Ampc par sous unité donc au total 4. Se qui provoque la séparation des sous unité catalytique qui vont aller phosphorylé des protéines. Maximum 10 min d\'activation. 2. Activation de la PKC par le Ca²+ et DAG Activé quand on active la sous unité alpha q qui transforme PIP2 en DAG et IP3 PIP2 + PLCb → DAG + IP3 La PKC possède des domaines qui fixent le calcium, Deux domaines, un C1 et un C2. Le calcium se fixe sur le domaine C2 ce qui induit un déplacement de la protéine kinase qui était auparavant au milieu de la cellule, lorsqu\'elle est activée elle migre vers la membrane plasmique. La deuxième phase d\'activation se fait avec le DAG, dans la membrane transformation des PIP2 et production du DAG, Il interagit avec le domaine C1, c\'est ce qui permet de fixer la PKC à la membrane. Lorsque tout est fixé la PKC se déplie c\'est là qu\'elle devient fonctionnelle. 3. Activation de Rho-kinase par RhoA par interaction Récepteur qui est activé par les protéines alpha 12 et alpha 13 elles ont comme récepteur la petite protéine G Rho, qui active la protéine RHO. Quand la protéine Rho est inactive elle fixe du GDP lorsqu\'elle est activé elle fixe du GTP. La Rho GTP va activer une protéine kinase que l\'on nomme protéine rock elle possède un domaine kinase et un domaine qui interagit avec la petite protéine Rho. Cette interaction déplie la protéine et permet d\'avoir un domaine kinase fonctionnel. IV- Les différentes voies de signalisation 1. Voie activatrice → Protéine Gs -- adenylate cyclase - PKA → Protéine GQ - Phospholipase C-PKC, le calcium récupérer ici provient du calcium présent dans le réticulum endoplasmique, il sort par les canaux calciques. L\'activation de ces canaux se fait grâce à l\'IP3. Quand le calcium sort il vient préactiver la PKC → Protéine Galpaha12/13 -- Rhoa, Pour activer la Rhoa, elle interagit avec les Rho-GEF qui permettent d\'accélérer l\'échange du GDP en GTP Stocke de calcium : - RE - Mitochondrie /!\\ Alpha 12 et Alpha 13 sont 2 sous unités différentes mais elles possèdent des structures différentes. La phospholipase A2 est activée par les sous unités bêta gamma, production d\'acide arachidonique qui est transformé par la cyclo oxygénase en prostaglandines et thromboxane qui sont des molécules inflammatoires. 2. Voie inhibitrice Il y a une seule voie inhibitrice, la sous unité alpha S active l\'Adénylate cyclase, transformation d\'ATP en adéynlate cyclase  La forskoline est une molécule lipophile, elle est capable de traverser la membrane sans transporteur, elle a une caractéristique similaire au lipide, elle va interagir directement avec l\'adhénylate cyclase, c\'est un activateur direct. Elle fonctionne indépendamment des récepteur et indépendamment des protéines G. Quand les cellules sont en parfaite état la stimulation par la forskoline permet de former énormément d\'AMPc. La toxine pertussique agit sur la sous unité alpha i , elle traverse la membrane et se fixer sur la sous unité alpha i et bloque la protéine alpha i. Alpha i étant un inhibiteur la quantité d\'AMPc augmente. 3. couplage d\'un RCPG avec plusieurs protéines G Un récepteur peut être couplé avec 3 protéines G en même temps. Ils peuvent être plus couplé à une protéine qu\'à une autre. Plusieurs protéines G régulent une seule fonction physiologique. Physiologie inverse : on part d\'un ligand et on va vers le physiologique. V- Désensibilisation des récepteurs Pour qu\'un organisme soit très sensible au variations de son environnement, il doit être activé au maximum pendant 5 min. Les ligands se détachent difficilement parce qu\'ils ont une grande affinité pour leur récepteur. Il a donc une grande interactions avec les acides aminés qui sont dans leur récepteurs. Pour s\'inactiver il faut que le récepteur soit phosphorylé par une Kinase GRK, elle est spécifique des récepteur couplés aux protéines G. Les sous unités bêta/gamma vont interagir avec la kinase GRK pour l\'activer afin qu\'elle phosphoryle. A partir du moment où le récepteur est phosphorylé il ne peut plus se fixer avec une protéine G alpha. Les arrestin reconnaissent les phosphates au niveau de la partie C terminal du récepteur. Ce sont des protéines d'échafaudage, elles interagissent avec les molécules de clatrine et emmène progressivement les récepteurs vers les puis recouverts de clatrine où se forment des vésicules d\'endocytose. La dynamine fusionne les deux parties de la membrane pour former une vésicule. La clatrine se détache et la cellule va fusionner avec les endosomes. Comme le PH des endosomes est égal à 6 changement des forces de lésions électrostatique qui permettent de détacher le ligand du récepteur. Dans le cytoplasme présence de phosphatase, qui éliminent les phospatase appelé GRP, elle déphosphorylation de la partie C-terminale qui permet de décrocher l\'arestin. Dans 99% des cas les récepteurs reviennent à la membrane pour recommencer leur cycle. Dans certains cas, la voie d\'internalisation et de recyclage peut prendre de 15 min à 1h à 2h. Concentration d\'une hormone dans le sang : 10 puissance -9 molaire Dégradation : 1% des récepteurs passent directement des endosomes vers les lysosome. Désensibilisation : Ne répond plus au signal extérieur, le récepteur est phosphorylé. Homologue : Le ligand lui même provoque la désensibilisation de son récepteur. VI- Récepteur avec ou sans activité enzymatique Récepteur avec activité kinase : Un seul segment transmembranaire permet de créer les récepteurs. Exemple: Les récepteurs tyrosine Kinase (RTK) Structure variée des récepteurs RTK : Une seule chaîne polypeptidique qui traverse une seul fois la membrane plasmique. N terminale à l\'extérieur et C terminale à l\'intérieur. Présence de domaine riches en cystéines. La partie N terminale est très variable et est la partie de liaison du ligand. En intracellulaire présence d\'un domaine à activité catalytique.