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Domaines d'interaction membranaire
Domaine PH : Pleckstrin homology domain

Sommaire
définition

Le domaine PH (Pleckstrin Homology Domain) est un domaine protéique d'environ 120 acides aminés de nombreuses protéines impliquées dans la signalisation intracellulaire ou la constitution du cytosquelette (loupeliste non exhaustive).

Ce domaine a d'abord été découvert en deux exemplaires dans la pleckstrine, substrat majeur de la protéine kinase C (PKC) dans les plaquettes, d'où son appellation.

Domaine PH et partenaires
Domaine PH et partenaires
(Figure : vetopsy.fr d'après Sudol et coll)

Structure du domaine PH

1. La structure du domaine PH comprend (Solution structure of a pleckstrin - homology domain 1993) :

  • un feuillet β (β-sheet) N-terminal à quatre brins (β-strand),
  • un feuillet β antiparallèle à trois brins qui comporte une hélice α C-terminale amphipathique.

Les sept segments β sont sé parés par des boucles et l’ensemble est replié sur lui-même en deux feuillets sensiblement orthogonaux formant un " sandwich " fermé par l’hélice α.

  • De boucles courtes conservées connectent les brins β2 à β3, β4 à β5 et β7 à l’hélice α.
  • Les autres boucles ont des structures variables.
  • Un tryptophane, hautement conservé, , est situ é au d é but ou au milieu de l'hélice α et joue un ô le essentiel dans la liaison entre les feuillets β et cette hélice.

2. Une des caractéristiques du domaine PH, qui est rarement retrouvée dans d'autres domaines, est d'être polarisé (The PH superfold: a structural scaffold for multiple functions 1999).

  • La région à potentiel positif est localisée du côté opposé à celui de l’hélice α et et inclut la surface des boucles ayant les séquences les plus variables, en particulier β1-β2 et β5- β6
  • Ce potentiel positif est dû à des lysines et des arginines, conservées dans les divers domaines PH.

Cette propriété permet de se lier facilement à certains phospholipides membranaires (potentiel négatif), et en particulier aux phosphoinositosides, qui comportent deux phosphates adjacents au groupe inositol (phosphatidylinositol bisphosphates) comme le PIP2 [phosphatidylinositol (4,5)-bisphosphate ou PtdIns(4,5)P2] de la membrane (Pleckstrin Homology (PH) domains and phosphoinositides 2007).

Les phosphoinositolipides qui ne comportent qu'un groupe phosphate (phosphatidylinositol monophosphates) sont au contraire reconnus par des classes distinctes de domaines comme les domaines FYVE et les domaines PHD, proches des domaines RING, les domaines PX, et les domaines PROPPIN (β-propellers that bind polyphosphoinositides) qui jouent un rôle essentiel dans l'autophagie (Characterization of PROPPIN-Phosphoinositide Binding and Role of Loop 6CD in PROPPIN-Membrane Binding 2015).

Cette particularité est essentielle car la régulation du recrutement du domaine PH est sous le contrôle des kinases/phosphorylases qui phosphorylent/déphosphorylent cet anneau inositol.

  • Les phosphoinositides 3-kinases (4 classes différentes) jouent un rôle majeur dans de nombreux processus comme la croissance cellulaire, la prolifération, la différenciation, la motilité, la survie et le trafic intracellulaire. Les PI3K de classe I, par exemple, activent la protéine kinase B (PKB, alias Akt) comme dans la voie PI3K/AKT /mTOR ou intervienennent dans la voie de signalisation de l'insuline.
  • La PTEN (Phosphatase and Tensin Homolog) produit du PIP2 à partir de la déphosphorylation du PIP3, déphosphorylation essentielle dans l'inhibition de la voie de signalisation AKT.

Liaisons à des partenaires protéiques

Excepté sa liaison avec les phospholipides membranaires, le doamine PH peut se lier à de nombreux partenaires protidiques.

Protéines à domaine PH et partenaires
Protéines à domaine PH et partenaires
(Figure : s vetopsy.fr d'après Sudol et coll)

1. Les GEF (Guanine nucleotide Exchange Factors) de la famille Rho contiennent typiquement un domaine DH (Dbl Homology) suivi par un domaine PH (louperégulation de l'activité ATPasique des Rho).

Son rôle n'est pas bien compris: il formerait un module avec le domaine DH et sa liaison avec les phospholipides n'est pas clair (loupe discussion).

Interactions du domaine PH avec les protéines G
Interactions du domaine PH avec les protéines G
(Figure : vetopsy.fr d'après Sudol et coll)

2. Un nombre important de composantes de transduction de signal ou de régulation de signal sont directement contrôlés via des protéines G activées (GGNBP : Guanine Nucleotide Binding Proteins), protéines dans lesquelles le domaine PH sert de plate-forme d'interaction protéine-protéine pour accueillir l'activateur de la protéine G.

3. La dynamine ainsi que certains membres de sa superfamille contient un domaine PH (loupeDSP : superfamille de la dynamine).

Les domaines PH forment l'anneau interne de la structure hélicoïdale liée à l'auto-assemblage (loupeoligomérisation de la dynamine).

4. Le GRK2 (G protein Receptor Kinase-2 ou β adrenergic receptor kinase, s βARK or BARK) est un des composants importants dans la désensibilisation de la signalisation liée aux protéines G et l'activation de voies de signalisation alternatives.

5. AKT/PKB est un membre de la famille des kinases AGC (famille des sérine/thréonine kinases) aux rôles importants dans le métabolisme cellulaire, la croissance cellulaire, la prolifération et la survie par la voie de signalisation AKT/PKB.

6. Des domaines PH interviennent aussi dans la transcription, le remodelage et la réparation de l'ADN comme TFIIH ou le complexe FACT.

7. Les domaines PH interviennent aussi en coopération avec d'autres domaines, que ce soient les domaines DH vus plus hauts ou d'autres.

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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