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Autophagie
Autophagie non canonique
TECPR1 (Tectonin Beta‐Propeller Repeat Containing 1)

Sommaire
définition

TECPR1 (Tectonin Beta‐Propeller Repeat Containing 1), une protéine d'attache alternative à ATG16L1, est impliquée dans une autophagie non canonique.

1. L'autophagie non canonique par Atg8/LC3-II peut afficher divers profils.

a. La plus fréquente est appelée CASM, i.e. Conjugation of ATG8 to Single Membranes.

Autophagie canonique versus non canonique
Autophagie canonique versus non canonique
(Figure : vetopsy.fr d'après Durgan et Florey)

b. Récemment, une attache alternative d'ATG16L1, i.e. TECPR1, a été impliquée dans une autophagie dite aussi non canonique (TECPR1 is activated by damage‐induced sphingomyelin exposure to mediate noncanonical autophagy 2023).

3. Ces deux autophagies impliquent des processus complètement différents, même si elles parviennent toutes deux à la lipidation de LC3.

Autophagie non canonique : axe SM-TECPR1

Peut-être dans le but d’augmenter le répertoire d’événements lipidateurs d’ATG8, les vertébrés ont développé deux partenaires complexes alternatifs pour ATG5-ATG12, i.e. :

  • ATG16L2, qui pourrait entrer en compétition avec ATG16L1 pour la formation de complexe avec ATG12-ATG5 et réduirait l'autophagie,
  • TECPR1 (Tectonin Beta‐Propeller Repeat Containing 1).

Structure de TECPR1

TECPR1 a une structure complètement différente de celle des ATG16L (TECPR1 is activated by damage‐induced sphingomyelin exposure to mediate noncanonical autophagy 2023).

1. TECPR1 est constitué de plusieurs domaines (TECPR1 conjugates LC3 to damaged endomembranes upon detection of sphingomyelin exposure 2023) :

  • une région centrale d’interaction ATG5 (AIR),
  • un domaine PH adjacent avec une affinité pour PI(3)P et/ou PI(4)P,
  • deux domaines beta-propeller à 5 pales de chaque côté dont les pales sont formées de répétitions TECPR de type WD40,
  • deux domaines dysferline (DysF) Insérés entre la première et la deuxième pale de chaque hélice, qui semblent reconnaître les membranes sphingomyéline‐positives, i.e. sphingomyéline (SM) qui normalement se trouve sur le feuillet luminal.
Structure de TECPR1
Structure de TECPR1
(Figure : vetopsy.fr d'après Kaur et coll)

2. L’accumulation d’agrégats de protéines dans de nombreuses maladies neurodégénératives recrute le TECPR1 lysosomal (TECPR1 promotes aggrephagy by direct recruitment of LC3C autophagosomes to lysosomes 2020).

a. Le domaine de répétition WD N-terminal de TECPR1 se lie sélectivement à LC3C qui est présent sur les autophagosomes matures, i.e. domaine LIR 175WAKI178 (TECPR1 promotes aggrephagy by direct recruitment of LC3C autophagosomes to lysosomes 2020).

  • L’interaction de LC3C et de TECPR1 favorise le recrutement des autophagosomes vers les lysosomes pour la dégradation lors de l'autophagie sélective.
  • L’expression accrue de TECPR1 dans les cellules souches neurales réduit le nombre d’agrégats de protéines en favorisant leur clairance autophagique, tandis que l’inhibition de LC3C inhibe l’agrégation.

b. Le domaine PH de TECPR1 interagit avec PI(4)P pour cibler TECPR1 vers les lysosomes.

L’échange du domaine PH contre un domaine tandem-FYVE cible TECPR1 aux endosomes et conduit à une accumulation d’autophagosomes LC3C au niveau des endosomes et empêche leur livraison aux lysosomes.

Remarque : TECPR1 pourrait recruter un facteur tardif nécessaire pour la fusion autophagosome-lysosome par son partenaire putatif TRAPPC12 (louperôles de TRAPP-III dans l'autophagie).

TECPR2 semble interagir de la même façon, sa mutation provoquant la paraplégie spastique de type 49 (Lysosomal targeting of autophagosomes by the TECPR domain of TECPR2 2021).

3. Dans une étude sur les membranes lésées, TECPR1 recrute ATG5 et le complexe TECPR1‐ATG5‐ATG12 catalyserait la conjugaison lipidique de LC3 (A Mammalian Autophagosome Maturation Mechanism Mediated by TECPR1 and the Atg12-Atg5 Conjugate 2012).

Les trois protéines, i.e. ATG16L1, ATG16L2 et TECPR1, partagent la capacité de former des complexes stables avec ATG12-ATG5 (Distinct functions of ATG16L1 isoforms in membrane binding and LC3B lipidation in autophagy-related processes 2019).

  • Recrutement de TEPCR1
    Recrutement de TEPCR1
    (Figure : vetopsy.fr d'après Tan et Finkel)
    ATG16L1 le ferait par les résidus de son hélice amphipathique, hélice 2 (loupe interaction d'ATG16L1).
  • TECPR1 ne possède pas de structure ou de séquence similaire, mais l'hélice 2 pourrait être située dans le domaine PH de TECPR1.

Ce domaine est plus hydrophobe que la plupart des autres membres de la grande famille des domaines PH, en particulier dans sa région variable de la boucle 1.

4. La structure globale de TECPR1 se compose donc d’au moins trois domaines interagissant avec la membrane (TECPR1 is activated by damage‐induced sphingomyelin exposure to mediate noncanonical autophagy 2023) :

  • deux domaines DysF qui détectent la sphingomyéline (SM),
  • un domaine PH qui attache fermement la protéine aux membranes via des interactions hydrophobes.

L’activité de liaison membranaire du domaine PH doit être inhibée en l’absence de sphingomyéline (SM) cytosolique.

Globalement, le rôle des domaines DysF serait alors de reconnaître les SM pour ouvrir la structure protéique afin de permettre l’accès membranaire du domaine PH.

Mécanisme

TECPR1 est maintenu inactif jusqu'à ce qu'il soit exposé à des dommages membranaires (ATG12–ATG5-TECPR1: an alternative E3-like complex utilized during the cellular response to lysosomal membrane damage 2024).

Modèle d'action de TECPR1
Modèle d'action de TECPR1
(Figure : vetopsy.fr d'après Boyle et coll)

1. La détection des dommages membranaires est basée sur l'exposition de la sphingomyéline (SM) sur la membrane cible, qui est reconnue par les domaines DysF de TECPR1 (TECPR1 conjugates LC3 to damaged endomembranes upon detection of sphingomyelin exposure 2023).

  • Cette interaction provoque l'activation du complexe E3 TECPR1.
  • Les mutations et les délétions des domaines DysF entraînent une perte complète de la fonctionnalité E3.

2. Ainsi, la SM exposée transmet la signalisation des dangers par l'intermédiaire de TECPR1 (Ca2+-activated sphingomyelin scrambling and turnover mediate ESCRT-independent lysosomal repair 2022).

Remarque : certains considèrent cet axe SM-TECPR1 comme une CASM (Conjugation of ATG8 to Single Membranes) avec l'axe V-ATPase-ATG16L1.

Petit aparté sur la réparation membranaire des endolysosomes

1. Les lésions membranaires peuvent être réparées par plusieurs processus (Sealing holes in cellular membranes 2021).

Par exemple, l'exocytose lysosomale permet de réparer la membrane plasmique.

2. Cependant, la réparation des lésions endolysosomales est essentielle pour éviter les fuites d’ions et d’hydrolases dans le cytosol, pour éviter la lysophagie ou pire, l'activation de la mort cellulaire.

Les diverses stratégies font intervenir :

pas bien

La fuite de Ca++ et l’exposition à la sphingomyéline (SM) semblent être deux signaux cruciaux dans la réaction précoce de défense de l’hôte.

3. L’accumulation rapide de PI(4)P sur le site de la lésion joue un rôle dans le recrutement des protéines de réparation et l’établissement de contacts entre le réticulum endoplasmique (RE) et le lysosome endommagé (Cholesterol transfer via endoplasmic reticulum contacts mediates lysosome damage repair 2022 et A phosphoinositide signalling pathway mediates rapid lysosomal repair 2022).

Réparation par transfert lipidique

1. Les lésions de la membrane lysosomale provoquent l’activation de PI4KIIA pour produire PI(4)P sur la membrane du lysosome.

Réparation lysosomique par les lipides
Réparation lysosomique par les lipides
(Figure : vetopsy.fr d'après Tan et Finkel)

PI(4)P entraîne la formation de sites de contact via l’ORP1L, l’OSBP et d’autres membres de la famille ORP (OSBP-related proteins)/Oxysterol-binding homology (Osh), i.e. ORP9/10/11 avec :

2.4. Le transfert des lipides vers le lysosome favorise la réparation membranaire.

a. ORP1L transfère le cholestérol du RE.

  • En raison de la capacité intrinsèque du cholestérol à améliorer la rigidité et la stabilité de la membrane, l’accumulation de cholestérol lysosomal pourrait aider directement à la réparation de la membrane.
  • L’excès de PI(4)P est transporté du lysosome vers le RE par l’OSBP et ensuite déphosphorylé par SAC1.

b. ORP9/10/11 transfère la phosphatidylsérine (PS) qui active Atg2 qui fournit de grandes quantités de lipides (3).

Si la réponse précoce aux lésions des lysosomes échoue, l’autophagie canonique s’active pour engloutir l’ensemble de l’organite (lysophagie), déclenchée par l’exposition aux glycanes luminaux reconnus par les galectines dans un processus dépendant de l’ubiquitine (Autophagy sequesters damaged lysosomes to control lysosomal biogenesis and kidney injury 2013).

Autophagie non canonique

Cette réparation peut se faire par l'autophagie non canonique :

Les deux complexes E3 non canoniques pour la lipidation d'ATG8/LC3
Les deux complexes E3 non canoniques pour la lipidation d'ATG8/LC3
(Figure : vetopsy.fr d'après Corkery et Wu)

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