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Domaines protéiques : répétitions
Répétition ankyrine ou ANK repeat

Sommaire
définition

Les répétitions ankyrine (ANK repeat) sont des motifs structuraux omniprésents dans les protéines eucaryotes (louperépétitions dans les protéines).

Les répétitions ankyrine forment des échafaudages pour faciliter les interactions protéine-protéine impliquées dans (The ankyrin repeat as molecular architecture for protein recognition 2004) :

  • la transduction du signal,
  • la régulation du cycle cellulaire,
  • Répétition ankyrine (ANK-repeat)
    Répétition ankyrine (ANK-repeat)
    (Figure : vetopsy.fr)
    le trafic vésiculaire,
  • la réponse inflammatoire,
  • l'intégrité du cytosquelette,
  • la régulation transcriptionnelle…

Des mutations de résidus dans les répétitions ANK des protéines sont associées à un grand nombre de maladies humaines : cancer, troubles neurologiques, dysplasies squelettiques…

Récemment, des variations de la séquence d'acides aminés de l'ANKK1 humain (Ankyrin Repeat and Kinase Domain Containing) sont associées à des comportements addictifs tels que l'alcoolisme et la dépendance à la nicotine (DRD2 and ANKK1 genotype in alcohol-dependent patients with psychopathic traits: association and interaction study 2008).

La répétition ANK est aussi présente chez les bactéries et les archées (Ankyrin domains across the Tree of Life 2014).

Structure de la répétition ankyrine

Chaque répétition ankyrine ou ANK repeat est formé de 33 résidus, consistant en :

1. Thr-Pro-Leu-His aux positions 6-9 forme le coude serré qui initie la première hélice α.

La liaison hydrogène entre le groupe hydroxyle de Thr et le cycle imidazole de His contribue à la stabilité de la répétition motif et des protéines la contenant.

2. Val/Ile-Val-X(hydrophile)-Leu/Val-Leu-Leu (positions 17-22) est la pièce centrale de la deuxième hélice α qui permet de former des liaisons hydrophobes intra- et inter-répétions pour stabiliser la protéine dans sa globalité.

3. Les résidus conservés de glycine aux positions 13 et 25 terminent les hélices et permettent un pont disulfure pour relier les deux hélices, i.e cette liaison permet à la protéine de se déplier et de se replier.

Protéines ANK
Protéines ANK
(Figure : vetopsy.fr d'après PDB)

Ces motifs s'empilent les uns sur les autres, en formant des faisceaux hélice-coude- hélice (helix-turn-helix en anglais) relativement flexibles, disposés presque linéairement avec une rotation de 2 à 3° dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.

Cet empilement de répétition ANK pourrait se se comporter comme un ressort réversible lorsqu'elle est étirée, et pourrait fonctionner dans un mécanisme de couplage dans des tissus comme le cœur (Nanospring behaviour of ankyrin repeats 2006)

Reconnaissance par 
  les protéines ANK

La structure des protéines contenant des répétitions ANK, classe de protéines de liaison la plus fréquente après les immunoglobulines :

  • lui permet de de se lier spécifiquement à d'autres protéines.

Cette reconnaissance protéine/protéine n'est pas spécifique à la répétition d'ankyrine, mais les résidus d'interaction sont dispersés sur les deux protéines et varie avec les protéines.

La variété des fonctions des protéines contenant des répétitions ANK chez les eucaryotes est due à plusieurs facteurs (Ankyrin Repeat: A Unique Motif Mediating Protein - Protein Interactions 2006 et Identifying tandem Ankyrin repeats in protein structures 2014).

1. La présence d'autres domaines dans la protéine affecte l'orientation des domaines ANK.

2. Le nombre de répétitions dans un domaine ANK, qui fournit une plateforme pour les interactions protéiques, est en de 4 à 7, mais ce nombre peut aller jusqu'à 29.

  • La superhélice de la protéine tourne d'environ 13° à chaque répétition (2-3° entre les répétitions.
  • Il en faudrait 32 pour faire un tour complet.

3. La variation de certains résidus de la répétition permet la spécificité des interactions moléculaires individuelles.

  • D'une part, les motifs ANK N- et C-terminaux d'une protéine, différents des motifs ANK internes, sont plus accessibles au solvant et protègent le noyau hydrophobe de son action.
  • D'autre part, le nombre de résidus de certains motifs peuvent diminuer (INK4, Inhibitor of cyclin-dependent kinase 4) et on peut même trouver des moitié de motifs (GABP-α).

4. Les boucles reliant les différentes répétitions peuvent être plus ou moins longues.

Bibliographie
  • Lodish et coll - Biologie moléculaire de la cellule - De Boeck Supérieur, Saint-Laurent, 1207 p., 2014
  • Maillet M. - Biologie cellulaire - Abrégés de Masson, 512 p, 2002