Enzymes
Groupe des hydrolases (EC 3)
Phosphatases : lipide phosphatases
Phosphatidylinositol 4-phosphatases (PI 4-phosphatases)
INPP4 et TMEM55

Le centre catalytique des deux groupes de PI 4-phosphatases contient le motif CX5R, également présent dans les protéines tyrosine phosphatases.

Classification des PI 4-phosphatases

1. Les PI 4-phosphatases (EC 3.1.3.66) sont classées en deux groupes, et ne comprennent que quatre protéines :

• l'inositol polyphosphate-4-phosphatase (INPP4),
• la protéine transmembranaire 55 (TMEM55).

2. Leur domaine phosphatase contient le motif CX5R.

• INPP4 déphosphoryle PI(3,4)P2, Ins(1,3,4)P3 et Ins(3,4)P2.
• TMEM55 déphosphoryle PI(4,5)P2 ou PIP2 et Ins(3,4)P2.

Aucune PI 4-phosphatase utilisant PI(3,4,5)P3 ou PIP3 comme substrat n'a encore été identifiée.

INPP4

1. Chez l'homme, on trouve 2 INPP4 :

• INPP4A,
• INPP4B.

2. Leur structure comprennent plusieurs domaines.

Le domaine C2 N-terminal a des liaisons préférentielles :

• Le domaine C2 de INPP4A se lie à PI(3,4)P2, PI(3)P, la phosphatidylsérine et le calcium.
• Le domaine C2 de INPP4B préfère l'acide phosphatidique et PI(3,4,5)P3 ou PIP3 .

Le domaine catalytique 4-phosphatase C-terminal contient le motif CX5R (ici, CKVTSQR).

Il partage une homologie de séquence avec deux autres enzymes, P-Rex1 et P-Rex2 (P-Rex1, a PtdIns(3,4,5)P3- and Gβγ-Regulated Guanine-Nucleotide Exchange Factor for Rac 2002).

3. En outre, INPP4A contient une séquence PEST, région riches en proline (P), en acide glutamique (E), en sérine (S) et en thréonine (P), intermédiaire entre les deux domaines précédents, domaine qui permet à la calpaïne de cliver INNP4A.

Rôles de INNP4A

INPP4 déphosphoryle PI(3,4)P2, Ins(1,3,4)P3 et Ins(3,4)P2..

1. INPP4A est localisé dans le recyclage et les endosomes précoces et les endosomes de recyclage dans les cellules au repos : il subit une translocation vers la membrane plasmique lors de la stimulation sérique (The Type I Inositol Polyphosphate 4-Phosphatase Generates and Terminates Phosphoinositide 3-Kinase Signals on Endosomes and the Plasma Membrane 2005).

2. INPP4A est impliqué dans la régulation du trafic vésiculaire (Phosphoinositide conversion in endocytosis and the endolysosomal system 2018).

• INPP4A est activé par Rab5 (An enzymatic cascade of Rab5 effectors regulates phosphoinositide turnover in the endocytic pathway 2005).
• La surexpression d'INPP4A ihniberait la croissance des endosomes par le déficit en PI(3)P produit à partir de PI(3,4)P2 (Regulation of PI(3)K/Akt signalling and cellular transformation by inositol polyphosphate 4-phosphatase-1 2009).

La formation de PI(3)P recruterait la nexine SNX9 et l'actine au cours de l'endocytose clathrine-dépendante (PTEN Regulates PI(3,4)P2 Signaling Downstream of Class I PI3K 2017).

• Les nexines SNX9 et SNX18, par leur domaine SH3-BAR, faciliteraient la constriction du coude la vésicule (Lipid-mediated PX-BAR domain recruitment couples local membrane constriction to endocytic vesicle fission 2017).
• Toutefois, INPP4A ne semble pas indispensable et est indétectable dans les fosses endocytaires recouvertes de clathrine (Phosphatidylinositol 3,4-bisphosphate synthesis and turnover are spatially segregated in the endocytic pathway 2020).

3. Le déficit d'INPP4A dans les cellules cancéreuses HAP1 perturbe la signalisation via la kinase AKT et le complexe mTOR 1 (Phosphatidylinositol 3,4-bisphosphate synthesis and turnover are spatially segregated in the endocytic pathway 2020).

• INNP4, par l'hydrolyse de PI(3,4)P2, régule localement le facteur de croissance et les signaux nutritifs au niveau des endosomes des cellules cancéreuses.

• 

  La synthèse et le renouvellement de PI(3,4)P2 seraient spatialement séparés au sein de la voie endocytaire pour coupler le trafic membranaire endocytaire au facteur de croissance et à la signalisation des nutriments.

4. INPP4A fait la navette entre le cytoplasme et le noyau et la compartimentation nucléaire de INPP4A peut être un mécanisme pour réguler la progression du cycle cellulaire, la prolifération et l'apoptose (Novel nuclear translocation of inositol polyphosphate 4-phosphatase is associated with cell cycle, proliferation and survival 2018).

• L'INPP4A nucléaire est enzymatiquement actif et en équilibre dynamique entre le noyau et le cytoplasme en fonction du stade du cycle cellulaire, les quantités les plus élevées étant détectées dans le noyau pendant la phase G0/G1.
• De plus, l'INPP4A nucléaire s'avère avoir une activité de suppression directe de la prolifération. Les cellules surexprimant constitutivement l'INPP4A nucléaire présentent une apoptose massive, celles la sousexprimant provoque la croissance cancéreuse.

5. Des mutations de ce gène conduisent à une neurodégénérescence, suggérant un rôle essentiel de l'INPP4A dans la fonction neuronale (The PtdIns(3,4)P2 phosphatase INPP4A is a suppressor of excitotoxic neuronal death 2010)

Rôles de INPP4B

1. INPP4B est localisé de manière diffuse dans le cytoplasme.

2. INPP4B supprime la voie de signalisation PI3K/Akt et en convertissant PI(3,4)P2 en PI(3)P et l'inactivation d'INPP4B est courante dans le cancer du sein triple négatif (INPP4B promotes PI3Kα-dependent late endosome formation and Wnt/β-catenin signaling in breast cancer 2021).

Paradoxalement, INPP4B est également un oncogène signalé dans d'autres cancers.

• Les cancers du sein ER+ mutants PIK3CA présentent une expression accrue de l'ARNm et des protéines d'INPP4B, INPP4B a augmenté la prolifération et la croissance tumorale des cellules cancéreuses du sein ER+ mutantes PIK3CA, malgré la suppression de la signalisation AKT.
• INPP4B facilite la diaphonie PI3Kα avec la signalisation Wnt dans le cancer du sein ER+ via la conversion PI(3,4)P2 en PI(3)P sur les endosomes tardifs, suggérant que ces tumeurs peuvent être ciblées avec des thérapies combinées PI3K et Wnt/β-caténine.

TMEM55

TMEM55 (protéine transmembranaire 55) tire son nom des régions transmembranaires qu'elle contient (The identification and characterization of two phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate 4-phosphatases 2005).

Structure de TMEM55

1. TMEM55 est présent sous deux isotopes :

• TMEM55A ,
• TMEM55B.

2. Leurs structure est simple :

• un domaine phosphatase contenant le motif CX5R (ici, CKDTSRR).
• deux domaines transmembranaires putatifs à l'extrémité C-terminale.

3. TMEM55 déphosphoryle PI(4,5)P2 ou PIP2, et aussi Ins(3,4)P2, présents :

• sur les endosomes tardifs,
• dans le cytosol.

Rôles de TMEM55A

TMEM55A serait impliqué dans :

• les voies endocytaires et endosomales,
• la phagocytose des macrophages, en la régulant négativement par la réduction de l'accumulation phagosomale de PI(4,5)P2 pendant la formation de la cavité (TMEM55a localizes to macrophage phagosomes to downregulate phagocytosis 2018).

Rôles de TMEM55B

Les altérations du positionnement lysosomal contribuent à différentes pathologies humaines, telles que le cancer, la neurodégénérescence et les maladies de surcharge lysosomale (TFEB regulates lysosomal positioning by modulating TMEM55B expression and JIP4 recruitment to lysosomes 2017).

1. La voie TFEB/TMEM55B/JIP4 coordonne le mouvement des lysosomes en réponse à une variété de conditions de stress.

• TMEM55B recrute JIP4 à la surface lysosomale, induisant le transport dépendant de la dynéine des lysosomes vers l'extrémité négative des microtubules.

• 

  La surexpression de TMEM55B provoque l'effondrement des lysosomes dans le centre cellulaire, tandis que l'épuisement de TMEM55B ou de JIP4 entraîne une dispersion vers la périphérie cellulaire.
• Les niveaux de TMEM55B sont régulés à la hausse suite à l'activation de TFEB et TFE3 par la famine ou le stress lysosomal induit par le cholestérol. La déplétion en TMEM55B ou JIP4 abolit le transport lysosomal rétrograde induit par la famine et empêche la fusion autophagosome-lysosome.

2. TMEM55B contribuerait aussi à l'assemblage du complexe V-ATPase dans les radeaux lipidiques (DRM ou Detergent-Resistant Membrane) de la membrane lysosomale et à l'activation ultérieure de mTORC1 (TMEM55B contributes to lysosomal homeostasis and amino acid–induced mTORC1 activation 2018).

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