Constituants cellulaires : protéasome 26S
Structure du complexe 19S : " couvercle " (lid)

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

La couvercle " (lid) qui, avec la base compose le complexe régulateur 19S (RP : Regulatory Particle), attache lui aussi le complexe 19S au coeur catalytique 20S (CP : Core Particle) et conditionne l’entrée dans la chambre catalytique en modulant l'activité enzymatique des différentes sous-unités du protéasome (Complete subunit architecture of the proteasome regulatory particle 2012).

Couvercle (lid) du complexe régulateur 19S
" Couvercle " (lid) du complexe régulateur 19S
(Figure : © vetopsy.fr d'après Lander)

Le " couvercle " est composé de 8 protéines qui possèdent toutes des hélices C-terminales formant une superhélice (coiled-coil) qui les connectent toutes ensemble (Formation of an Intricate Helical Bundle Dictates the Assembly of the 26S Proteasome Lid 2013).

Chacune de ces huit sous-unités a des paralogues dans des complexes qui adoptent une architecture similaire (Architecture of Human Translation Initiation Factor 3 2013).

L'assemblage du complexe régulateur est favorisé par des protéines chaperons et s'effectue indépendamment pour la base et le " couvercle ".

Rpn à domaine PCI : Rpn3, 5, 6, 7, 9, 12

6 sous-unités - Rpn3, 5, 6, 7, 9, 12 - possèdent :

Leurs domaines PCI forment une sorte de " fer à cheval ".

  • Leurs hélices C-terminales forment un paquet de superhélices qui est lié à Rpn2 et à Rpn11/8.
  • Rpn11 et Rpn8, son partenaire, sont au milieu des branches du fer à cheval et proches de Rpn2.

Rpn5, Rpn6 et Rpn7 s'étendent sur le coeur catalytique et le contactent directement.

Rpn6 et association couvercle/coeur
Rpn6 et association couvercle/coeur
(Figure : © vetopsy.fr d'après Pathare)

Rpn6 semble jouer un rôle majeur dans la stabilisation du complexe 19S/20S (The proteasomal subunit Rpn6 is a molecular clamp holding the core and regulatory subcomplexes together 2011).

Dimère Rpn11/8 à domaine MPN

Deux sous-unités - Rpn11 et 8 - comprennent un domaine MPNMpr1/Pad1 N-terminal - (Structure of the Jab1/MPN Domain and Its Implications for Proteasome Function 2003 et Prediction of a common structural scaffold for proteasome lid, COP9-signalosome and eIF3 complexes 2005 et Crystal structure of the proteasomal deubiquitylation module Rpn8-Rpn11 2014)

1. Rpn11 est une désubiquitinase (DUB) qui possède une activité métalloprotéase MPN/JAMM.

Dimère Rp11/8
Dimère Rp11/8
(Figure : © vetopsy.fr d'après Pathare)

Cette famille contient un glutamate conservé en amont d'une boucle comprenant le zinc catalytique, H(S/T) HX7SXXD (cf mécanisme de protéolyse des métalloprotéases), révélé dans la structure de AfJAMM, un homologue chez les Archées (JAMM: A Metalloprotease-Like Zinc Site in the Proteasome and Signalosome 2004 et Structural basis for specific cleavage of Lys 63-linked polyubiquitin chains 2008).

Rpn11 est inactif, comme le " couvercle " par ailleurs, s'il est isolé : il s'active par le cycle ATPasique de la base (cf. information supplémentaire).

Des désubiquitinases supplémentaires peuvent s'associer de manière réversible au protéasome.

Protéines associées au protéasome
Protéines associées au protéasome
(Figure : © vetopsy.fr d'après Kish-Trier)

2. Rpn8, son partenaire de liaison, n'a pas d'activité catalytique, ne possédant pas le module MPN/JAMM.

Rpn15, appelé aussi DSS1 chez les Mammifères et Sem1 chez la levure, considérée souvent comme la neuvième sous-unité, participe à l'assemblage du " couvercle ", mais n'est pas indispensable dans le protéasome mature.

Protéines associées
au complexe 19S

De nombreuses protéines sont associées au complexe 19S, en se liant le plus souvent à Rpn1, pour moduler la dégradation du substrat.

Les principales sont :

Assemblage du protéasome

Biologie cellulaire et moléculaireMembrane plasmiqueNoyauCytoplasme
Réticulum endoplasmiqueAppareil de GolgiMitochondries
Endosomes LysosomesPeroxysomesProtéasomes
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