Protéasome 26S
Vue d'ensemble et structure générale

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


Les protéasomes sont des complexes enzymatiques multiprotéiques dont le rôle est de découper les protéines (protéolyse) en peptides.


Protéasome 26S du rat
Protéasome 26S du rat
(Figure : © vetopsy.fr d'après Tanaka)

Les protéasomes sont essentiels à de nombreux processus cellulaires tels que le cycle cellulaire, la réparation de l'ADN, l'apoptose, la transduction des signaux, la réponse immunitaire, le développement embryonnaire et le contrôle de la qualité des protéines (The proteasome: Overview of structure and functions 2009).

Jusqu'en 1977, on pensait que la dégradation des protéines ne s'effectuait que dans les lysosomes, organites à membrane entourant un contenu acide riche en protéases. La découverte de l'ubiquitine et l'identification du protéasome valut à Irvin Rose, Avram Hershko et Aaron Ciechanover le prix Nobel de chimie en 2004 (cf. historique).

Vue d'ensemble

Ces protéasomes sont déjà présents chez les Archées, certaines bactéries (Actinomycètes) et dans toutes les cellules eucaryotes (Catalytic Mechanism and Assembly of the Proteasome 2009).

Coeur catalytique du protéasome dans les trois règnes
Le coeur catalytique du protéasome dans les trois règnes
(Figure : © vetopsy.fr)

Le système ubiquitine-protéasome (UPS) est la principale voie de dégradation ATP-dépendante des protéines régulatrices, ou mal pliées et anormales dans le cytosol et le noyau des cellules eucaryotes. Le protéasome 26S en est un élément central (Regulated protein turnover: snapshots of the proteasome in action 2014 et tout savoir sur l'UPS de Saccharomyces cerevisiae : The Ubiquitin–Proteasome System of Saccharomyces cerevisiae 2012).

Une fois l'acceptation du substrat effectuée, le processus est lancé et le protéasome :

Ce processus complexe lui permet :

  • de remodeler des complexes protéiques en dégradant que la sous-unité sur laquelle il initie la première dégradation, par exemple, en clivant la partie active des protéines-cibles ou un domaine activateur ou inhibiteur dans les voies de signalisation par exemple ;
  • de dégrader les protéines.
Fonctionnement complet du protéasome
Fonctionnement complet du protéasome
(Figure : © vetopsy.fr d'après Lander)

Les pages qui suivent seront surtout axées sur le protéasome 26S.

Structure générale du protéasome 26S

Les composants du protéasome sont nommés d'après leur coefficient de sédimentation de Svedberg (S).

Vous pouvez aussi voir un film sur la structure générale tiré de l'article : Near-atomic resolution structural model of the yeast 26S proteasome 2012.

Protéasome 26S
Protéasome 26S
(Figure : © vetopsy.fr)

Le protéasome 26S, de masse moléculaire 2000 kDa, est le plus utilisé par les Mammifères (Molecular architecture of the 26S proteasome holocomplex determined by an integrative approach 2012).

Il est formé de 33 protéines différentes et contient :

Le protéasome est une structure dynamique qui modifie sa conformation durant le processus et qui interagit avec un grand nombre de protéines.

Coeur catalytique (CP : Core Particle) : particule 20S

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