Lipides
Régulation du métabolisme
SREBP et miR-33
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Les SREBP (Sterol-Regulatory Element Binding Protein) sont une famille de facteurs de transcription liés à la membrane du réticulum endoplasmique (RE) qui activent les gènes codant la synthèse des lipides.
1. Une grande partie de la régulation du métabolisme du cholestérol et des acides gras, i.e. production, absorption et la sortie des lipides, se produit au niveau de deux familles de facteurs de transcription dans le noyau, à savoir :
2. Récemment, on a définit un axe miR-33/SREBP/LXR qui intervient dans cette homéostasie lipidique.
Nous ne développerons que succinctement ce chapitre complexe en donnant les informations essentielles.
SREBP (Sterol-Regulatory Element Binding Protein)
Vue d'ensemble des SREBP
Les SREBP (Sterol-Regulatory Element Binding Protein) sont une famille de facteurs de transcription liés à la membrane du réticulum endoplasmique (RE) des hépatocytes qui activent plus de 30 gènes impliqués dans le métabolisme des lipides, à savoir (Liver X receptors in lipid signalling and membrane homeostasis 2018) :
- du cholestérol,
- des acides gras,
- des triglycérides (TG),
- des phospholipides (PL).
1. Le gène SREBF-1, sur le chromosome 17p11.2, produit SREBP-1a et SREBP-1c, SREBP1c, sensible à l'insuline, est plus sélectif pour les gènes impliqués dans le synthèse des acides gras et des triglycérides (TG), i.e. :
- l'acétyl-CoA carboxylase (ACC),
- l'acide gras synthase (FAS),
- la stéaryl-CoA désaturase (SCD),
- la glycérol-3-phosphate O-acyltransférase,
- l'acétyl-CoA synthase.
2. SREBF-2, sur le chromosome 22q13, produit SReBP-2 qui active principalement les gènes impliqués dans la synthèse du cholestérol et son absorption i. e. :
- l'HMGCR (3-hydroxy-3-méthylglutaryl-CoA réductase),
- l'HMG-CoA synthase (ou hydroxyméthylglutaryl-CoA synthase),
- la farnésyl diphosphate synthase,
- la squalène synthase (ou Farnésyl-diphosphate farnésyltransférase),
- LDLR.
Structure des SREBP
1. SREBP, synthétisé sous forme de précurseur inactif de 1150 résidus attaché à la membrane du réticulum endoplasmique (RE), est formé par (SREBP and central nervous system disorders: genetic overlaps revealed by in silico analysis 2022).
a. Le domaine N-terminal de 480 résidus contient :
- le domaine de transactivation (TA),
- une région riche en sérine et proline,
- la région bHLH-LZ, i.e. facteur de transcription de base hélice-boucle-hélice-leucine zipper (bHLH-LZ) pour la liaison et la dimérisation de l'ADN.
b. Deux segments transmembranaires hydrophobes, interrompus par une boucle courte de 30 résidus qui se projette dans la lumière du RE, le lie à la membrane.
c. Le domaine C-terminal de 590 résidus contient le domaine régulateur qui se lie à SCAP.
2. Ce précurseur SREBP doit subir deux clivages pour être fonctionnel ( régulation par le cholestérol).
Régulation des SREBP
Pour tout savoir sur les régulations des SREBP (Sterol-Regulatory Element Binding Protein), vous pouvez lire : SREBPs in Lipid Metabolism, Insulin Signaling, and Beyond (2018).
Régulation générale
Les SREBP sont contrôlées par de multiples mécanismes au niveau de la synthèse de l'ARNm, de l'activation protéolytique et de l'activité transcriptionnelle.
1. Le cholestérol, les oxystérols, i.e. comme le 25HC (25-hydroxycholestérol), et les acides gras insaturés (UFA) régulent la voie SREBP par leur liaison à :
- SCAP pour le cholestérol sur L1,
- Insig pour les oxystérols (Sterol-regulated transport of SREBPs from endoplasmic reticulum to Golgi: Oxysterols block transport by binding to Insig 2007),
- Ubxd8 pour les UFA.
Ces événements de liaison influencent le trafic des complexes SREBP entre le réticulum endoplasmique (RE) et l'appareil de Golgi modulent ainsi l'activation protéolytique des SREBP ( trafic de SREBP).
2. L'insuline module la voie SREBP par des mécanismes transcriptionnels et post-transcriptionnels qui émergent de la voie mTOR (Regulation of low-density lipoprotein receptor expression in triple negative breast cancer by EGFR-MAPK signaling 2021).
3. La modulation de la voie SREBP contribue à l'immunité innée et au développement du cancer.
Vue d'ensemble de la régulation de SREBP par les stérols
La régulation détaillée de SREBP par le cholestérol (et les oxystérols) est étudiée dans un chapitre spécial.
1. Le précurseur SREBP, ancré à la membrane du réticulum endoplasmique (RE), doit subir une translocation du RE ans l'appareil de Golgi, grâce à sa liaison à une autre protéine membranaire du RE appelée SCAP (SREBP cleavage-activating protein).
2. Dans le golgi, SREBP est clivée successivement par la protéase du site-1 (S1P) et la protéase du site-2 (S2P) situées dans la membrane, pour produire finalement un domaine N-terminal actif, appelé nSREBP ou forme nucléaire de SREBP.
- Le domaine bHLH-LZ possède un nouveau signal de localisation nucléaire qui se lie directement à l'importine et permet aux nSREBP d'entrer dans le noyau.
- Une fois la translocation dans le noyau, les nSREBP stimulent l'expression de plusieurs gènes associés à la cholestérogénèse et à la lipogénèse.
Vue d'ensemble de la régulation de SREBP par les UFA
Les acides gras insaturés (UFA) inhibent l'activation protéolytique des SREBP par un mécanisme distinct de celui des stérols.
1. Ubxd8 (ubiquitin x domain 8) est une protéine adaptatrice liée à la membrane du réticulum endoplasmique (RE) contenant :
- un domaine UBA, i.e UBiquitin Associated (12-48), qui interagit avec les protéines ubiquitiné
- un domaine UAS, i.e. Ubiquitin ASsociated (122-277) qui se lie aux UFA,
- un domaine UBX, i.e. UBiquitin regulatory X (367-439) qui s'associe au cofacteur p97/Cdc48 ou VCP (Valosin-containing Protein) une AAA-ATPase de l'ERAD ou ER-associated degradation (The p97-UBXD8 complex regulates ER-Mitochondria contact sites by altering membrane lipid saturation and composition 2023).
2. Dans les cellules dépourvues d'UFA, Insig-1 se lie à :
- gp78, une ubiquitine ligase E3, qui facilite son ubiquitination (Sterol-regulated Degradation of Insig-1 Mediated by the Membrane-bound Ubiquitin Ligase gp78 2006), et Gp78 E3 Ubiquitin Ligase: Essential Functions and Contributions in Proteostasis 2017),.
- Ubxd8.
L'ubiquitination et le recrutement de p97 conduisent à la dégradation rapide d'Insig-1 par le protéasome 26S, ce qui rend les stérols moins efficaces pour inhiber le clivage de SREBP (Unsaturated Fatty Acids Inhibit Proteasomal Degradation of Insig-1 at a Postubiquitination Step 2008 et Regulation of p97 in the ubiquitin–proteasome system by the UBX protein-family 2012).
3. Dans les cellules contenant des acides gras insaturés, les UFA, mais pas les FA saturés, se lient au domaine UAS de Ubxd8 et déclenchent la polymérisation de la protéine (UAS domain of Ubxd8 and FAF1 polymerizes upon interaction with long-chain unsaturated fatty acids 2013).
- Cette polymérisation provoque la dissociation d'Ubxd8 d'Insig-1, stabilisant ainsi la protéine.
- L'Insig-1 se lie alors au complexe Scap/SREBP et le retient dans le RE pour bloquer l'activation de SREBP ( liaison SCAP/Insig).
Régulation transcriptionnelle des SREBP
Les SREBP sont aussi régulés par :
- miR-33a et b, codés avec SREBP-2 et SREBP-1,
- LXR (Liver X receptors).
miR-33
La régulation de SREBP conduit à la co-expression dans de nombreuses cellules différentes de deux miARN, i.e. micro-ARN qui sont des régulateurs post-transcriptionnels, étroitement apparentés codés dans les introns 16 et 17 des gènes humains SREBF2 et SREBF1 (MicroRNA-33a/b in Lipid Metabolism 2015) :
- miR-33a (Cholesterol metabolism regulation mediated by SREBP-2, LXRα and miR-33a in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) both in vivo and in vitro 2020),
- miR-33b (Expression of miR-33 from an SREBP2 intron inhibits the expression of the fatty acid oxidation-regulatory genes CROT and HADHB in chicken liver 2018).
1. Par exemple, l'une des principales cibles de miR-33 est ABCA1 et ABCG1 qui régule l'efflux de cholestérol (miR-33 links SREBP-2 induction to repression of sterol transporters 2010 et miR-33 in cardiometabolic diseases: lessons learned from novel animal models and approaches 2021).
a. Dans des conditions d'appauvrissement en stérols, lorsque SREBP-2 est activé pour augmenter la biosynthèse et l'absorption du cholestérol, miR-33 empêche l'efflux de cholestérol nouvellement synthétisé à partir des cellules en ciblant ABCA1.
b. Inversement, lorsque les taux de cholestérol cellulaire sont élevés, SREBP-2 est inhibé, ce qui diminue la biosynthèse et l'absorption du cholestérol et réduit l'expression de miR-33.
Les LXR sont également activés dans cet état et fonctionnent avec l'axe SREBP2/miR-33 pour augmenter l'efflux de cholestérol en activant l'expression de ABCA1.
2. En plus de la régulation coordonnée des niveaux de cholestérol par miR-33a/b et SREBP-2, miR-33 contrôle également les niveaux intracellulaires d'acides gras et de lipides.
miR-33 agit avec son gène hôte SREBF-1 en ciblant les gènes impliqués dans l'oxydation des acides gras, i.e. CPT1a, CROT, HADHB et AMPK.
3. Les fonctions synergiques de miR-33a et miR-33b avec leurs gènes hôtes aident à amplifier davantage les réponses physiologiques critiques de ces régulateurs clés du métabolisme lipidique.
La dérégulation de ces miARN peut contribuer au développement de nombreuses maladies (miR-33 in cardiometabolic diseases: lessons learned from novel animal models and approaches 2021).
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