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Rappels : signalisation par les récepteurs membranaires couplés aux protéines G Communication et signalisation cellulaire en nutrition P. Gueirard 2021-2022 Signalisation par les récepteurs membranaires couplés aux protéines G Généralités Propriétés des récepteurs à sept domaines Les protéines G La...

Rappels : signalisation par les récepteurs membranaires couplés aux protéines G Communication et signalisation cellulaire en nutrition P. Gueirard 2021-2022 Signalisation par les récepteurs membranaires couplés aux protéines G Généralités Propriétés des récepteurs à sept domaines Les protéines G La transmission du signal Laboratoire de Biologie cellulaire Faculté de Pharmacie Les molécules de signalisation extracellulaire se lient à des récepteurs spécifiques Récepteurs membranaires  molécules de signalisation grandes et hydrophiles Récepteurs intracellulaires  molécules de signalisation petites et hydrophobes Trois grandes classes de récepteurs membranaires = flux d’ions = courant électrique = protéine activée vers cascade de signalisation = activité en tant qu’enzyme ou association avec une enzyme intracellulaire Généralités (1) Existent chez tous les eucaryotes Plus grande famille de récepteurs membranaires: plus de 700 RCPG chez l’homme Cibles de signaux extracellulaires très diversifiés: Hormones peptidiques: lutéotropine LH (maturation ovocyte…), thyréotropine TSH (hormone thyréotrope), follicule stimulante hormone FSH (croissance des follicules ovariens) Neurotransmetteurs: adrénaline, noradrénaline, dopamine, acétylcholine Des agents olfactifs, des photons… Généralités (2) Transmission des informations uniquement par l’intermédiaire de protéines G hétérotrimériques qui régulent l’activité d’effecteurs primaires Structure générale des R7TM Structure: une seule chaîne polypeptidique qui possède 7 segments (domaines) transmembranaires en hélice a, reliés par des boucles intra et extracellulaires (R7TM) Protéines cibles: enzymes ou canaux ioniques dans la membrane Structure générale des R7TM Extrémité N-terminale du côté extracellulaire: – De longueur variable – Sites de glycosylation sur les résidus asparagine Extrémité C-terminale du côté cytosolique 3 boucles extracellulaires 3 boucles intracellulaires Gether & Koblikas, 1998. JBC 273:17979-17982. Structure générale des R7TM Rhodopsine (40KD): modèle de cette famille de récepteurs Rôle clef dans la transduction du signal visuel Ligand= rétinal, localisé au centre de la protéine, entre les hélices a Classification des R7TM Structure générale des R7TM Ligands qui se fixent entre les hélices a du récepteur (hélices a3, 4, 5, 6): – Dopamine, adrénaline, acétylcholine, sérotonine, agents olfactifs, opiacés Ligands qui se fixent sur le domaine extracellulaire N-terminal: – Peptides, cytokines, hormones glycoprotéiques LH, TSH, FSH… Structure générale des R7TM Interaction entre les 2 domaines d’un même récepteur: après avoir fixé le ligand, le domaine extracellulaire se modifie et interagit avec les domaines transmembranaires La fixation du ligand active le récepteur Structure générale des R7TM Si mutations, état « activé » du récepteur en l’absence de ligand Pathologies: - Mutation de la 3ème boucle cytoplasmique du récepteur de TSH conduisant à certains adénomes thyroïdiens - Mutation dans le 6ème domaine transmembranaire du récepteur à LH conduisant à une puberté précoce - Mutation au niveau d’une lysine dans la rhodopsine (région fixant le rétinal) conduisant à une rétinite pigmentaire Mutation impliquant l’absence d’activation du récepteur en présence du ligand: Mutation du récepteur de la vasopressine: diabète insipide Mutation du récepteur à l’ ACTH: déficience en glucocorticoïdes Les protéines G Vaste superfamille de protéines capables de lier le guanosine triphosphate (GTP) et de l’hydrolyser en GDP: – Grandes protéines G ou protéines hétérotrimériques – Petites protéines G ou protéines monomériques – Protéines actives quand elles lient le GTP, inactives quand elles lient le GDP Les protéines G Activation des sous-unités des protéines G:  3 sous-unités protéiques: a, b, g  La sous-unité a est une GTPase. Les protéines G La sous-unité a est hydrophile La région N-terminale interagit avec les sous-unités b et g. La région C-terminale est importante pour les interactions avec le récepteur et aussi l’effecteur Un des domaines de la sous-unité porte l’activité GTP-asique De nombreuses sous-unités a sont myristoylées sur une glycine N-terminale Presque toutes les sous-unités a sont palmitoylées sur une cystéine Nterminale Est associée au plasmalemme Les protéines G La sous-unité b est hydrophile Interaction à la fois avec la sous-unité a et la sous-unité g La sous-unité g est hydrophobe Elle est isoprénylée Elle est constamment associée à la membrane (vrai pour le complexe bg) Les protéines G sont liées à la membrane et ne sont pas des éléments constitutifs de la membrane comme le sont les récepteurs Les protéines G Les sous-unités a confèrent aux protéines G leur identité fonctionnelle 2 grandes catégories: Les protéines G stimulatrices (Gs) Les protéines G inhibitrices (Gi) Autres catégories: Les protéines Gq Les protéines G12 Les protéines G Les protéines G stimulatrices (Gs): 2 propriétés majeures: Activation de l’adénylcyclase, avec production d’un second messager: l’AMPc Activation des canaux Ca2+ potentiel-dépendants, avec augmentation du taux de Ca2+ intracellulaire Les protéines G inhibitrices (Gi): Inhibent l’adényl-cyclase, avec diminution d’AMPc Inhibent les canaux Ca2+ (fermeture, avec diminution du taux de Ca2+) et activent les canaux K+ potentiel-dépendants (ouverture, avec augmentation de la sortie de K+) Les protéines G Les protéines Gq: Activent les phospholipases de type Cb spécifiques des phosphoinositides Les protéines G12: Activent les phospholipases A2, coupant la phosphatidylcholine, libérant l’acide arachidonique La protéine Gt, impliquée dans la transmission des signaux visuels par association avec la rhodopsine, active une phosphodiestérase qui dégrade le GMP cyclique Les protéines G sont associées de manière stable avec une enzyme effectrice et peuvent s’associer de manière transitoire avec un RCPG Le cycle des protéines G hétérotrimériques Inactivées, les protéines G lient la forme GDP sur la sous-unité a et la forme a-GDP a une forte affinité pour le dimère b-g La fixation du ligand active le récepteur: interaction spécifique Le cycle des protéines G hétérotrimériques Certaines protéines G contrôlent directement des canaux ioniques Exemple: battements du cœur chez les animaux: une protéine Gi couple l’activation d’un récepteur à l’ouverture des canaux K+ dans la membrane plasmique des cellules musculaires cardiaques Certaines protéines G activent des enzymes liées à la membrane plasmique Enzymes cibles les plus courantes: L’ adényl cyclase La phospholipase C Les enzymes activées catalysent la synthèse de molécules de petits messagers ou seconds messagers intracellulaires: AMPc pour adényl cyclase Inositol phosphate et diacylglycérol pour la phospholipase C Les petits messagers se lient à des protéines de signalisation spécifiques dans la cellule et modifient leur activité. L’association est activatrice ou inhibitrice.