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Constituants cellulaires : protéasome 26S
Assemblage du complexe régulateur 19S

Sommaire
  1. Biologie cellulaire et moléculaire
    1. Cellules procaryotes et eucaryotes
    2. Structure générale d'une cellule eucaryote
  2. Constituants de la cellule
    1. Membrane plasmique
    2. Noyau
    3. Cytoplasme
      1. Hyaloplasme
        1. Cytosol
        2. Cytosquelette
          1. Microfilaments d'actine
          2. Filaments intermédiaires
          3. Microtubules
        3. Proteasome
          1. Vue d'ensemble
          2. Structure générale du protéasome 26S
            1. Coeur catalytique : 20S
              1. Coeur catalytique canonique
                1. Anneau α
                2. Anneau β
              2. Alternatives au coeur catalytique canonique
            2. Complexe régulateur 19S
              1. Base du complexe régulateur 19S
                1. Rpt1-6 de la base
                  1. Structure des Rpt
                    1. Domaine N-terminal
                      1. Anneau OB
                      2. Superhélices (coiled-coil) des Rpt (Rpt3/6, Rpt4/5, et Rpt1/2)
                    2. Domaine AAA+
                      1. Anneau ATPase et corps rigides
                      2. Boucles du pore (pore loops)
                        1. Boucle Ar-Φ
                        2. Pore-2 loop
                      3. Extrémités C-terminales
                    3. Canal central
                2. Rpn de la base
                  1. Rpn1 et Rpn2
                  2. Rpn10 et Rpn13
              2. " Couvercle " (lid)
                1. Rpn à domaine PCI : Rpn3, 5, 6, 7, 9, 12 
                2. Rpn à domaine MPN : dimère Rpn11/8
                3. Rpn15
            3. Autres complexes régulateurs
              1. PA200 /Blm10
              2. Complexe 11S
          3. Assemblage du protéasome 26S
            1. Assemblage du coeur catalytique
              1. Anneau α
              2. Anneau β
            2. Assemblage du complexe régulateur 19S
              1. Assemblage de la base
                1. RAC (RP Assembly Chaperones)
                2. Ordre d'assemblage
                3. Action du coeur catalytique
              2. Assemblage du " couvercle " (lid)
          4. Fonctionnement du protéasome
            1. Acceptation du substrat
              1. Rpn10 et Rpn13
              2. Récepteurs alternatifs d'ubiquitine
            2. Engagement du substrat
              1. Déplacement du " couvercle " (lid)
              2. Déplacement de la base
            3. Translocation du substrat
              1. Positionnement de l'anneau ATPase
              2. Positionnement de l'anneau OB
            4. Désubiquitination du substrat
              1. Rpn11
              2. DUB supplémentaires
            5. Protéolyse du substrat
      2. Morphoplasme : organites
        1. Réticulum endoplasmique
        2. Appareil de Golgi
        3. Mitochondries
        4. Lysosomes
        5. Endosomes
        6. Peroxysomes
  3. Matrice extracellulaire
  4. Reproduction cellulaire
    1. Cycle cellulaire
    2. Mitose
    3. Méiose
  5. Biochimie
  6. Transport membranaire
  7. Moteurs moléculaires
  8. Voies de signalisation

Bibliographie

Le complexe régulateur 19S (RP : Regulatory Particle) est formé de deux parties, la base et le " couvercle ", qui s'assemblent indépendamment avant de s'associer.

Ce mode d'assemblage a l'avantage de limiter des assemblages aberrants entre " couvercle " et base et, en outre, d'interdire des activités ATPasiques ou de désubiquitination avant que le protéasome soit entièrement achevé.

Si l'assemblage du coeur catalytique est assez bien connu, celui du complexe régulateur l'est beaucoup moins.

Assemblage de la base

Assemblage de la base
Assemblage de la base
(Figure : © vetopsy.fr d'après Tomko)

L'assemblage de la base est difficile à appréhender car les Rpt sont très proches dans leur structure : 120 arrangements différents pourraient être envisagés (Order of the proteasomal ATPases and eukaryotic proteasome assembly 2011).

RAC (RP Assembly Chaperones)

L'assemblage du complexe héxamérique des 6 Rpt (et Rpn1) nécessite 4 protéines chaperons différentes chez les levures (ou les mammifères).

Cet assemblage s'effectue par trois modules différents (Order of the proteasomal ATPases and eukaryotic proteasome assembly 2011) :

Hsm3
Hsm3 et da liaison avec l'extrémité C-terminale de Rpt1
(Figure : © vetopsy.fr d'après Takagi et Barrault)

La structure de ces RAC comprend des domaines d'interactions protéine/protéine qui reconnaîssent l'extrémité C-terminale du Rpt :

Rpn14 et Nas6
Rpn14 et Nas6
(Figure : © vetopsy.fr d'après Kim et Nakamura)

Comme pour les protéines chaperons du coeur catalytique, ces protéines ont pour rôle de prévenir un assemblage précoce avec le coeur catalytique par leur fixation sur les extrémités C-terminales des Rpt

Ordre d'assemblage

1. Les complexes Rpt4/Rpt5/Nas2 et Rpt3/Nas6/Rpt6/Rpn14 s'associent en premier.

Assemblage de la base
Assemblage de la base
(Figure : © vetopsy.fr d'après Tomko)

Cet ordre d'incorporation paraît le bon, du moins chez la levure (Heterohexameric Ring Arrangement of the Eukaryotic Proteasomal ATPases: Implications for Proteasome Structure and Assembly 2010).

Chez les Mammifères, il semble qu'on retrouve des complexes sans Nas2 (p27) avec Rpt4 et Rpt5 (Assembly pathway of the mammalian proteasome base subcomplex is mediated by multiple specific chaperones 2009 et Multiple proteasome-interacting proteins assist the assembly of the yeast 19S regulatory particle 2009.

2. Puis, ce complexe agrège le module Rpt1/Rpt2/Rpn1/Hsm3, en éliminant Nas2.

3. Quand le couvercle se fixe sur la base par Rpn12 (cf. plus bas) ou lors de la fixation de 19S sur le coeur catalytique 20S selon les auteurs, les autres chaperons (Hsm3, Nas6 et Rpn14) se dissocient.

Deux autres molécules peuvent intervenir pour faciliter l'assemblage.

Action du coeur catalytique

Il semble que le coeur catalytique puisse servir de protéine chaperon ou d'échafaudage (scaffold protein) pour la formation de la base (Molecular Architecture and Assembly of the Eukaryotic Proteasome 2013).

Assemblage du " couvercle "

Rpn15, appelé aussi DSS1 chez les Mammifères et Sem1 chez la levure, participe à l'assemblage de l'ensemble du " couvercle " (lid), mais n'est pas indispensable dans le protéasome mature (The Intrinsically Disordered Sem1 Protein Functions as a Molecular Tether During Proteasome Lid Biogenesis 2014).

1. Le module 1 est formé par Rpn5, 6, 8, 9 et 11 : les étapes d'incorporation des différentes sous-unités ne sont pas claires (Dissection of the assembly pathway of the proteasome lid in Saccharomyces cerevisiae 2010). Il semblerait que Rpn6 se lie en dernier.

2. Sem1 se lie d'abord à Rpn3, puis à Rpn7, par les sites acides situés de chaque côté de cette protéine : ce module 2 prend une forme de fer à cheval et est nommé LP3 (Lid Particle 3).

3. LP3 se lie au module 1 pour former LP2.

4. LP2 peut alors se lier à Rpn12 pour former le " couvercle " (lid).

Rpn12, par son extrémité C-terminale, permet la liaison du " couvercle " à la base (Incorporation of the Rpn12 subunit couples completion of proteasome regulatory particle lid assembly to lid-base joining 2011).

  • Assemblage du couvercle (lid) et de la base
    Assemblage du " couvercle " (lid) et de la base
    (Figure : © vetopsy.fr d'après Estrin et Tomko)
    LP2 ne peut pas se fixer à la base.
  • Cette liaison est accompagnée par celle de Rpn10, situé à l'interface entre la base et le " couvercle ".
  • Rpn12 et Rpn10 semble être redondants pour stabiliser la liaison entre la base et le " couvercle ". Ils se placent de chaque côté de Rpn2. Ils pourraient agir via la liaison de Rpn12 avec Rpn2, et celle de Rpn10 qui interagit avec Rpn11, lui-même lié à Rpn2.

Toutefois, un complexe comprenant un couvercle complet lié à Rpt3, Rpt6, Rpn2, et la désubiquitinase Uch37 a été observé (Subcomplexes of PA700, the 19 S regulator of the 26 S proteasome, reveal relative roles of AAA subunits in 26 S proteasome assembly and activation and ATPase activity 2009).

Pour l'instant, le processus intime est encore largement inconnu.

Biologie cellulaire et moléculaireMembrane plasmiqueNoyauCytoplasme
Réticulum endoplasmiqueAppareil de GolgiMitochondries
EndosomesLysosomesPeroxysomesProtéasomes
CytosqueletteMicrofilaments d'actineFilaments intermédiairesMicrotubules
Matrice extracellulaireReproduction cellulaireBiochimieTransport membranaire
Moteurs moléculairesVoies de signalisation

Bibliographie
  • Marieb E. N. - Anatomie et physiologie humaines - De Boeck Université, Saint-Laurent, 1054 p., 1993
  • Maillet M. - Biologie cellulaire - Abrégés de Masson, 512 p, 2002
  • Lodish et coll - Biologie moléculaire de la cellule - De Boeck Supérieur, Saint-Laurent, 1207 p., 2014