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SEM - Coggle Diagram
SEM
- Les divers compartiments du SEM:
C'est un ensemble de canicules et de vésicules formant un réseau en continuité avec l'EN (qui fait partie du SEM). Il porte ou non des ribosomes:
- Le REG (granuleux): porte des ribosomes sur sa face cytosolique, intervient dans le métabolisme des protéines et des peptides.
- Le REL (lisse) ne porte pas de ribosomes, intervient dans le métabolisme des Lipides.
Les ribosomes sont accolés à la membrane du RE que pendant la synthèse protéique donc c'est un phénomène TRANSITOIRE (différence fonctionnelle entre le REG et le REL). La membrane du RE a une composition proche de celle de la membrane plasmique (mais avec moins de cholestérol car celui-ci rigidifie la membrane, or la membrane du RE est + fluide que la membrane plasmique).
- Les 10 fonctions du RE:
--> fonctions communes à toutes les cellules:
- La translocation dans le REG
- La N-glycosylation
- Acquisition de la conformation spatiale de la protéine
- La synthèse des glycoprotéines liées à la membrane par ancres GPI
- La translocation de peptides antigéniques
- Synthèse des phospholipides et du cholestérol (REL)
- Le stockage et la libération du calcium
- Le RE contient la glucose-6-phosphatase
---> fonctions du RE dans les cellules spécialisées:
- La coopération REL/mitochondries pour la synthèse des hormones stéroides
- P450 est impliqué dans des réactions de détoxication de molécules
- Translocation dans le REG (=collecte des protéines membranaires et sécrétées):
Les protéines à destinée membranaires ou de sécrétion ont une phase de synthèse dans le cytosol puis dans le RE. Ces protéines ont une séquence signal hydrophobe produite au nv des ribosomes libres du cytosol, situés en N-terminale (fonction NH2 libre) de la protéine et en général constituée de 20 AA hydrophobes. Le peptide signal est une séquence d'entrée cad, d'adressage du RE. Il n'a pas de rôle dans la fonction de la protéine (c'est l'équivalent de l'enveloppe du courrier). Quand la séquence est complète, elle est reconnue par une particule SRP (Signal Recognition Particule). La SRP:
- C'est un complexe ribonucléoprotéique avec 6 polypeptides et 1 ARN.
- L'activité GTPase de la SRP est capable d'hydrolyser du GTP.
- La SRP fixée sur le peptide signal porte du GTP (GTP+SRP)
- La fixation de la SRP sur le peptide signal entraîne le blocage de la traduction.
Le complexe peptide signal/SRP (+GTP) va se fixer sur le récepteur de SRP présent sur la face cytosolique du REG, qui lui aussi est une GTPase.
Donc :warning: la SRP ET le récepteur de SRP ont une activité GTPase. :warning: La SRP, couplée au GTP, va se fixer sur son récepteur, lui aussi, couplé au GTP: la liaison SRP à son récepteur est GTP dépendante. La fixation du ribosome (par sa grosse sous-unité) a un autre complexe protéique appelé "translocon" (situé à côté du récepteur de la SRP) formant un pore entre le cytosol et la lumière du RE. C'est un canal de passage des protéines. Ensuite, il y a dissociation de l'ensemble SRP/peptide signal/récepteur SRP suite à l'hydrolyse des GTP de SRP et de son récepteur: il y a 2 hydrolyses simultanées. Cela entraîne:
- La libération du peptide signal
- Reprise de la traduction
- Recyclage :recycle: de la SRP dans le cytosol
La séquence signal s'engage dans le translocon, son extrémité N-terminale reste côté cytoplasmique et forme une boucle. L'allongement de la chaîne protéique la pousse dans le translocon tandis qu'elle est attirée par la lumière du RE par des molécules chaperonnes comme la BIP (binding protein) qui est une ATPase. La BIP permet aussi la conformation 3D de la protéine. Le passage dans le translocon est co-traductionnel (cad que la traduction se déroule en même temps que le mécanisme se passe) et ATP dépendant. Pendant la translocation de la protéine en cours de biosynthèse, la partie de protéine déjà située dans la lumière du RE est soumise à:
- Une N-glycosilation: Un oligosaccharide se lie à l'asparagine de la séquence consensus Ans X Ser ou Thr par une enzyme de type oligosaccharyltransferase.
- Une action des protéines chaperonnes en vue de l'acquisition de la strucure 3D qui est importante: la forme c'est la fonction (alors que la traduction n'est pas finit).
Finalement une peptidase du signal, situé du côté du domaine luminal de la membrane de RE, clive la séquence signal, ce qui entraîne la libération de la protéine dans la lumière du REG. La protéine soluble est donc raccourcie et possède une nouvelle éxtrémité N-terminale. La translocation dans le REG des protéines intrinsèques TM concerne l'ensemble des protéines TM (compartiments du SEM et membrane plasmique). Ce sont des protéines à 1 ou plusieurs passages TM.
Il existe plusieurs modes d'insertion dans la membrane du REG selon:
- Le nombre de domaine TM.
- La localisation cytosolique ou luminale des extrémités N ou C terminales.
Ce sont des mécanismes encore mal connus mais l'on observe 2 types de signaux:
- Le signal d'adressage N-terminal: clivable, facultatif
- Signal d'insertion interne: permanent, non clivable, formé par séquence interne hydrophobe qui a aussi un rôle de séquence d'arrêt de transfert.
Elle se fait de manière concomitante avec la synthèse de la protéine: c'est un phénomène co-traductionnel. Elle assure la transformation de la protéine en glycoprotéine, elle modifie sa solubilité (augmente son affinité avec l'eau) et la charge des protéines.
N-glycosilation: sucre (oigosaccharide) greffé sur un groupement amine NH2 de la chaîne latérale d'une asparagine située sur la séquence Asn X Sérine ou Asn X Thréonine par une enzyme de type oligosaccharyltransferase. Elle met en jeu un précurseur glucidique (riche en mannose) construit sur un lipide de la membrane du RE: le dolichol (phosphorylé).
- 1: le dolichol est d'abord sur la surface cytosolique (7 résidus du RE).
- 2: Flip-flop du lipide (même principe que pour la membrane mais + rare)
- 3: Dolichol dans la lumière du RE
On obtient un précurseur à 14 résidus:
- 2N-acétylglucosamine
- 9 mannoses
- et 3 glucoses
Il va être transféré en bloc (14 résidus) sur la protéine en cours de biosynthèse par un N-glycosyl-transférase. L'arborisation glucidique est immédiatement élaguée par des glycosidases (3 résidus glucoses + 1 mannose sont retirés = 10 résidus) dans le RE, la N-glycosilation est de type mannose-dominant. Les sucres sont accrochés à la protéine du côté de la lumière du REG, d'où l'adressage sur la face extracellulaire de la membrane plasmique. Le début de la N-glycosilation se fait sur une protéine en cours de biosynthèse: la N-glycosilation est donc un phénomène co-traductionnel et se fait que dans la lumière du RE.
- Acquisition de la conformation spatiale de la protéine:
Le repliement et la conformation 3D de la protéine (nécéssaire à sa fonction) son acquis par:
- Etablissement de ponts disulfures: liaisons covalentes par oxydation dans la lumière du RE par l'enzyme PDI (Protéine Disulfur Isomerase) retrouvée sur la face extracellulaire. La lumière du RE est + oxydante que le cytosol (qui est un milieu + réducteur). Les ponts disulfures sont sur la face extracellulaire de la membrane plasmique.
- Intervention de protéines chaperonnes:
- BIP (chaperons dans la lumière du RE) apparentée au HSP (ATPase) soluble. Elle requiert de l'ATP.
- Calnexine (protéine chaperonne TM) qui requiert du calcium.
BIP, PDI et calnexine sont des protéines résidentes du RE, donc possède un signal de rétention pour toujours revenir dans le RE. Maturation des protéines:
Consiste en une glycosylation, l'acquisition des ponts disulfures et de la conformation 3D. Dans la cellule il y a un contrôle de qualité: les protéines mal configurées repassent dans le cytosol (=rétrotranslocation) pour y être dégradées par le protéasome après ubiquitinylation ("baiser de la mort"). Par ex CFTR delta F508 = mutation la + fréquente dans la mucoviscidose.
- Synthèse des glycoprotéines liées à la membrane par ancre GPI (qui vont aller sur la surface extracellulaire de la membrane plasmique).
- Translocation (dans le cytosol puis dans le RE) de peptides antigéniques produits par les protéasomes du cytosol pour la présentation aux lymphocytes (défense immunologique).
- Synthèse des phospholipides et du choléstérol (REL): glycérophospholipides et précurseurs des sphingolipides.
- Stockage et libération du Ca2+
- La pompe Ca2+ATPase transporte le calcium du cytosol vers le RE.
- Dans le reticulum sarcoplasmique: le RE est très dvp dans les cellules musculaires striées, où le calcium est indispensable pour la contraction musculaire.
- Le RE contient la glucose-6-phosphatase: (= enzyme de la membrane du RE)
- Seule enzyme non cytosolique du métabolisme du glucose
- Production du glucose à partir du glycogène par la déphosphorylation du G6P d'origine cytosolique, donc le RE a un rôle dans le maintien de la glycémie.
- Le REL coopère avec les mitochondries pour la synthèse des hormones stéroïdes:
- La prégnenolone est un précurseur des stéroïdes qui est produit dans la matrice mitochondriale à partir du choléstérol. Elle quitte la mitochondrie pour gagner la face cytosolique du REL
- Différents cytochromes, P450 ou CYP (enzymes membranaires du RE à site actif cytosolique) synthétisent diverses hormones stéroïdes dans les cellules spécialisées endocrines (Leydig, corticosurrénales..). Le REL est + dvp (=hypertrophié) dans les cellules endocrines sécrétant des stéroïdes :!:
- P450 aussi impliqué dans les réactions de détoxification des molécules:
- En particulier de substances exogènes (médicaments)
- De nombreux médicaments comme le phénobarbital qui est un antiépileptique.
- Par hydroxylation = greffage d'une fonction OH sur la structure du médicament, ce qui augmente la solubilité des de substances exogènes et donc facilite l'élimination par voie urinaire.
C'est un ensemble de saccules (citernes) aplaties organisées comme une pile d'assiettes creuses. Chaque pile contient un dictyosome (un ou plusieurs par cellule, selon le type ou l'état de la cellule), on peut donc dire que c'est un ensemble de dictyosomes. Le Golgi peut être localisé près du noyau ou près du centrosome (région organisatrice des MT).
Chaque dictyosome est entouré de vésicules qui assurent les transports:
- Du RE---> au Golgi: dans le sens du FMVP
- Entre les divers saccules golgiens
- Vers la membrane plasmique, les endosomes et les lysosomes.
La membrane des citernes golgiennes interagit avec le cytosquelette. L'organisation du Golgi peut être perturbée par des drogues, cela va dépolymériser les MT (comme la colchicine, utilisée en chimiothérapie car elle empêche les échanges). Chaque dictyosome comporte 3 régions:
- Les saccules de la face Cis (côté noyau= côté Centre)
- La région médiane
- La face Trans côté membrane en continuité avec le réseau trans-golgien (= canicules du TGN = Trans Golgien Network).
:warning: Le RE et le Golgi sont indépendants alors que le RE est en continuité avec le noyau. :warning:
Il y a aussi une compartimentation fonctionnelle: maturation des protéines lors du passage dans les divers saccules successives. Dans le Golgi les protéines subissent des modifications post-traductionnelles :!:
- Les 5 fonctions du Golgi:
- La O-glycosylation des protéines (gOlgi)
- La modifications des chaînes oligosaccharides N-liées.
- Synthèse des sphingolipides (dans le feuillet luminal du Golgi cis et médian), des sphingophospholipides, des glycosphingolipides
- Stockage de Ca2+ (- que le RE)
- Le Trans-Golgi est la station de tri des protéines sur le FMVP, qui vont:
- Soit vers la membrane plasmique (protéines TM et de sécrétion)
- Soit vers les endosomes puis les lysosomes.
- La O-glycosylation des protéines:
Elle se fait dans la lumière des saccules médians et trans (donc elle débute et s'achève dans le Golgi, elle n'a pas lieu dans le RE:!:), elle POST-traductionnelle (alors que la translocation et la N-glycosylation dans le RE sont CO-traductionnels). Un sucre est greffé sur l'O de la chaîne latérale de la série ou de la thréonine (rarement sur l'hydroxy-lysine et jamais sur la tyrosine), avec l'intervention d'une O-glycosyl-transferase. Les résidus sucrés sont ajoutés un par un (ose par ose) et sont en général des petits oligosaccharides (6 résidus) dans le cas des glycoprotéines, mais ce sont des longues chaînes dans le cas des protéoglycanes.
:warning: La N-glycosylation se termine aussi dans le Golgi :warning:
- Modifications des chaînes oligosaccharidiques:
Elle se fait de manière séquentielle (en 3 séquences) et post traductionnelle:
- 1) Phosphorylation des résidus mannose des chaînes N-liées (étiquette "mannose 6-phosphate" = M6P)
- La phosphorylation se fait dans le cis-Golgi par action des phosphotransférases.
- Le M6P intervient par la suite dans l'adressage des hydrobases acides solubles aux lysosomes. (M6P-->6--->cis)
- 2) Transformation de l'arborisation sucrée de la N-glycosylation de type "mannose dominant" en type "complexe" par:
- Enlèvement de résidus mannose (mannosidases) dans le cis/médian.
- Addition de nouveaux résidus sucrés: galactose (trans) et N-acétyl-glucosamine (médian)
- Addition de NANA (acide sialique ou acide N-acétylneuraminique dans le trans Golgi).
- 3) Sulfatation de OSO3- de certains résidus sucrés dans le trans-Golgi.
Le Golgi sert à la maturation, le peaufinage de la protéine, après celui-ci la protéine sera pleinement fonctionnelle
Ce sont des compartiments membranaires hétérogènes sur le plan morphologique. Ils reçoivent des vésicules à clarine nées de la membrane plasmique par endocytose (phagocytose). Ils sont alimentés par des vésicules venant du trans Golgi à manteau de clathrine contenant des hydrobases acides et la pompe à protons (H+/ATPase). Les endosomes évoluent progressivement vers les lysosomes. Ils ont un pH de + en + acide selon le type d'endosmose:
- Précoces: 7,4 (pH proche du milieu extérieur)
- Tardifs: 6,5 (pH intermédiaire avec celui des lysosomes: d'environ 5)
- Compartiment endosomal: rôle de carrefour station de tri lors de l'internalisation:
Les endosomes redirigent les matériaux du traffic vésiculaire vers:
- La membrane plasmique: c'est le recyclage :recycle:
- Le cytosol, en ce qui concerne:
- Les métabolites produits par hydrolyse (choléstérol), qui pourra se poursuivre dans les lysosomes.
- Le génome viral lors d'endocytose de virus (adénovirus)
- Les toxines bactériennes (bacille du charbon, tétanos).
- Les lysosomes, auxquels ils apportent les matériaux endocytés (sens du FMVP).
- Le TGN pour les glycoprotéines TM spécifiques du Golgi (sens opposé au FMVP).
- Les lysosomes:
(denses aux électrons, très riches en hydrobases acides)
Ce sont des organismes + ou - sphériques de morphologie très hétérogènes. La membrane comporte 4 groupes de protéines TM:
- Des glycoprotéines non enzymatiques (ex: la protéine Lamp qui est un marqueur).
- Des glycoprotéines enzymatiques (tournée vers la lumière du lysosome) (par ex: la phosphatase acide = marqueur)
- Pompe H+/ATPase (acidification pH 5) fait rentrer des H+ pour que le pH reste acide.
- Perméases pour l'export des produits du catabolisme dans le cytosol.
Les lysosomes contiennent des hydrolases solubles fonctionnant à pH acide capables d'hydrolyser toutes les familles de biomolécules. Ils résultent de la fusion:
- Des vésicules de transport provenant du trans-Golgi et contenant des hydrobases acides (H+/ATPase) parfois appelées lysosomes primaires.
- avec des vésicules d'endocytose (endosomes, phagosomes) renfermant les matériaux à dégrader.
- Fonction de digestion cellulaire:
Les enzymes lysosomales sont capables de dégrader toutes les familles de biomolécules en leurs métabolites élémentaires, qui passent ensuite dans le cytosol via des perméases pour y être réutilisés par la cellule. Ils contiennent tous types d'enzymes: nucléases, phosphatases, protéases, lipases, glycosidases... Les matériaux à dégrader sont les produits d'endocytose, de phagocytose (corps étrangers, microorganismes) ou d'autophagie (mécanisme utilisé par la cellule pour dégrader ses propres constituants et assurer leur renouvellement par ex la mitochondrie). Au total, les lysosomes assurent:
- La nutrition cellulaire
- Le renouvellement des constituants cellulaires
- Une fonction de défense contre les pathogènes
Les maladies lysosomales entraînent des inactivités des enzymes, d'où l'accumulation des produits à dégrader avec des maladies de "surcharge métabolique" comme la maladie de Gaucher I ou sphingolipidose (= déficit en beta glucocérébrosidase).
Il n'existe que chez les eucaryotes, c'est un système complexe fait de cavités communiquant entre elles par l'intermédiaire de vésicules et canicules. Ces cavités sont limitées par une membrane d'enveloppe (qui est équivalente à la membrane plasmique mais moins épaisse, donc <7,5nm et constituée d'une bicouche lipidique de protéines intrinsèques et extrinsèques) constituée de 2 faces: une face cytosolique (orientée vers le cytosol) et une face luminale (orientée vers l'intérieur de la vésicule). A l'intérieur on retrouve les protéines solubles et le domaine luminal de la membrane (avec toutes les glycoprotéines). Le SEM est l'ensemble des compartiments délimités par une membrane SAUF :warning: les peroxysomes et les mitochondries. :!!: Il constitue un ensemble à l'interface du cytosol, de la membrane plasmique et du milieu extracellulaire. Il forme notamment le compartiment de traitement des protéines (maturation, traffic, adressage). La lumière des cavités est topologiquement équivalente au milieu extracellulaire. Cad que les cavités et le milieu extra cellulaire sont de même composition, il y a les mêmes entités à l'intérieur des compartiments qu'à l'extérieur de la cellule.
- Le feuillet luminal du RE est à l'origine du feuillet extracellulaire de la membrane plasmique.
- L'hémimembrane du RE est à l'origine de l'hémimembrane de la membrane plasmique.
- Les compartiments du SEM:
- Le RE (lisse et granulaire, cad avec ou sans ribosomes)
- L'appareil de Golgi
- L'enveloppe nucléaire (en continuité avec le RE, qui n'est qu'une partie du noyau).
- Les endosomes et lysosomes
- L'ensemble homogène formé de vésicules, de vacuoles et de canalicules de tranport reliant ces compartiments les uns aux autres ou à la membrane plasmique et l'extérieur. :warning: la vésicule de transport est considérée comme une partie intégrante du SEM.
- Transport vésiculaire, mode de transport intracellulaire des protéines:
Les transports vésiculaires se font entre les compartiments du SEM et comportent un ensemble d'étapes = voie de traffic des vésicules. Toute synthèse protéique se fait dans le cytosol à l'exception de quelques protéines mitochondriales codées par le génome mitochondrial (13 chez l'Homme). Le noyau est le seul compartiment qui reçois ses protéines par des pores (histones et polymérases). Le noyau a besoin de protéines pour sa structure et pour la réparation et la réplication de l'ADN.
Les transports membranaires se font dans les mitochondries, les péroxysomes et du cytosol vers le REG.
- La notion de "flux membranaires":
Il y a transport du contenant et du contenu, c'est le contenant qui fusionne. Le transport protéique par les vésicules de ne fait au hasard. En effet, il existe des voies de trafic des vésicules entres les compartiments du SEM et le transport des constituants membranaires et le contenu des cavités est simultané. Ces transports sont caractérisés par:
- Le compartiment de départ
- Le compartiment d'arrivée
- Les embranchement sur le trajet
- La nature du contenu transporté
Le trajet suivi par une protéine dépend du point d'entrée et des signaux d'adressage (orientent vers un domaine précis): séquence signal = séquence d'adressage du RE.
- Les divers flux membranaires du SEM:
- Les flux membranaires rétrogrades:
Ils sont de sens opposé au FMVP. Leur point d'arrivée est le RE et il existe 2 points de départ:
- De la membrane plasmique directement au Golgi (cavéoles = rafts)
- De la membrane plasmique vers les endosomes puis vers le Golgi.
A partir du Golgi les vésicules vont vers le RE (voie finale commune). C'est un phénomène permanent pour les protéines spécifiques (résidentes) du RE qui partent d'abord au Golgi. Ce phénomène est observable surtout quand le FMVP est bloqué.
- Flux membranaires ayant les endosomes pour carrefour:
Ce flux va de la membrane plasmique vers les endosomes, de sens opposé au FMVP. Puis il va de l'endosmose vers 3 compartiments différents:
- La membrane plasmque pour le recyclage :recycle:
- Les lysosomes (même sens que le FMVP)
- Le Golgi (rétrograde, opposé au FMVP)
- Flux Membranaire Vectoriel Permanant (FMVP):
C'est le flux de référence, les autres flux ce positionnent par rapport à celui-ci. Il est responsable du renouvellement PERMANANT du SEM et a été mis en évidence par les expériences de Palade et Collaborateurs. Le RE est la principale porte d'entrée du FMVP et à partir du RE, les vésicules vont vers l'appareil de Golgi, qui est le carrefour du FMVP. A partir du Golgi, 2 voies sont possibles
- Vers la membrane plasmique (protéines transmembranaires et de sécrétion).
- Vers les endosomes puis les lysosomes (protéines lysosomales).
L'experience d'autoradiographie de Palade et collaborateurs:
C'est l'étude du FMVP dans les cellules pancréatiques éxocrines polarisées (où se fait les enzymes de la digestion, par ex: les lypases, les amyloses, la trypsine qui sont sécrétées et déversées dans la lumière du diodénum). On utilise les techniques de marquage des enzymes par pulse-chase (méthode d'étude d'un processus cellulaire dynamique):
On réalise des coupes de tissus incubée dans de la leucine tritiée (H3 leucine) marquées "pulse" pendant quelques minutes, puis dans de la leucine non radioactive "chase" pendant une durée variable. Ce protocole permet le marquage radioactif des protéines néosynthétisées dont la progression peut être suivie par autoradiographie.
- L'intervalle de temps pour la transition RE--->Golgi est très court donc on a des phénomènes co-traductionnels très rapides.
- Etude quantitative: à t=0, la majorité des protéines marquées se situe dans le REG, puis on a une migration vers le Golgi, puis vers les grains de sécrétion.
- Les 4 étapes des flux membranaires:
- 1) Le bourgeonnement depuis la membrane puis détachement des vésicules recouvertes avec:
- Un domaine membranaire du compartiment donneur
- Des protéines cytosoliques formant le revêtement
- Divers types de vésicules recouvertes du SEM:
On classifie les vésicules selon les types de protéines cytosoliques formant le revêtement:
- Les vésicules à manteau de clathrine font intervenir:
- Des protéines d'adaptation comme l'adaptine (fait le lien entre clathrine/récepteur)
- Des protéines G monomériques: la dynamine (GTPase de fermeture pour le détachement)
- Les vésicules à revêtement de coatamères: COP (= coating protéin)
- Il existe 2 familles de COP: I et II (COP II est minoritaire)
- Des protéines G monomériques font parties du manteau: ARF dans le manteau COP I et SARP1 dans le manteau COP II.
- Il n'y a pas de protéines de fermeture connue, l'activité GTPase interviendra lors du déshabillage.
- Des vésicules à revêtement de cavéoline: sont présentes lors d'endocytose à partir des rafts, leur détachement se fait sous l'action de la GTPase dynamine.
- 2) Déshabillage des vésicules autorisant l'interaction avec le cytosquelette et ses protéines motrices.
- Déshabillage des vésicules du traffic du SEM:
Il se fait après le détachement de la membrane du compartiment "donneur" et avant le transport dans le cytosol.
- Pour les vésicules à manteau de clathrine:
Intervention de HSP70 (ATPase de déshabillage). Les clathrines et les adaptines AP sont recyclées :recycle: dans le cytosol.
- Pour les vésicules coatamères COP1:
Rôle de la GTPase ARF (pour le déshabillage). Les coatamères et les protéines G monomériques ARF (+GDP) sont recyclés :recycle: dans le cytosol.
- 3) Transport orienté des vésicules déshabillées dans le cytosol entre compartiments donneur et receveur faisant intervenir le cytosquelette et ses protéines motrices, des mécanismes d'adressage des "cargos". Si les vésicules sont recouvertes alors leur transport est impossible.
- Transport des vésicules du SEM dans le cytosol:
Ce transport se fait vers le compartiment "receveur" après déshabillage. Il fait intervenir le cytosquelette et ses protéines motrices, il y a donc une nécessité d'énergie cellulaire et de signaux d'adressages. Il y a utilisation des MT et des MAP (Mitogen Activated Protein) motrices (protéines des MT) selon le sens:
- Dynéine vers centrosome/golgi = vers extrémité "-" des MT (vers l'intérieur)
- Kinésine vers la membrane plasmique = vers l'extrémité "+" des MT (vers l'extérieur)
La proximité de la membrane plasmique provoque l'intervention du cytosquelette cortical, ses MFA et ses protéines associées (gelsoline, myosite de type I). Les transporteurs sont différents selon la distance à parcourir:
- Pour les grandes distances: MT et les MAP motrices (dynéine et kinésine)
- Pour les courtes distances: MFA et protéines associées (gelsoline, myosite de type I)
- 4) Fusion des vésicules avec le compartiment "receveur": étapes de rapprochement, ancrage et fusion des 2 membranes. Des interactions moléculaires spécifiques participent à l'adressage des vésicules. Le contenu de la vésicule passe dans la lumière du compartiment receveur tandis que les protéines de la membrane des vésicules passent par la membrane receveuse.
Protéines Rab: protéines impliquées dans la localisation subcellulaire, participent à l'adressage/l'orientation des molécules: ex Rab 5 pour les endosomes précoces, membrane plasmique
- Lors de la fusion entre la membrane d'enveloppe de la vésicule avec la membrane du compartiment receveur, le contenu des vésicules fusionne avec la lumière du compartiment receveur tandis que les protéines de la membrane de la vésicule fusionnent avec la membrane du compartiment receveur. Ce phénomène nécessite de l'énergie cellulaire. Il est divisé en 3 étapes:
- 1) Rapprochement: reconnaissance, capture
- 2) Ancrage: amarrage
- 3) Fusion des 2 membranes
Les mécanismes sont encore mal connus mais il existe une spécificité des interactions vésicule/compartiement receveur, d'où un adressage des vésicules.
- 1) Rapprochement (reconnaissance) intervention de:
- Protéine G manomérique Rab (+GTP) de la membrane vésiculaire, protéines qui appartient à la famille Rab dont chacune est spécifique d'un type de vésicule.
- Et d'un complexe d'approche cytosolique
- 2) Ancrage: Il y a intervention de protéines SNARE (SNAP Receptor)spécifiques:
- V-SNARE portée par la membrane de la vésicule
- T-SNARE portée par la membrane réceptrice ( T=Target=membrane cible du récepteur)
L'intéraction V-SNARE et T-SNARE stabilise le rapprochement
- Intervention de complexe protéique cytosolique: NSF (Nem-Sensitive-Fusion/ NEM= N-ethyl-maléimide) et SNAP (Soluble NSF Attachement Protein)
- 3) Fusion des membranes:
- Machinerie moléculaire de fusion (SNARES, Rab, NSF, SNAP)
- Ions Ca2+
- 4) Spécificité d'adressage: Il existe différents types de V-SNARE, T-SNARE et Rab
- 5) Recyclage :recycle: dans le cytosol de Rab (+GDP) et des facteurs cytosoliques
- Signaux d'adressage du matériel transporté:
C'est signaux participent au maintien des caractéristiques de chaque compartiment (=empêchant l'homogénéisation). Ils concernent les protéines solubles et les constituants membranaires. Ces phénomènes sont encore incomplètement connus.
- Entrée de REG:
Protéines à séquence signal hydrophobe:
- Protéines solubles: peptide signal clivable en N-terminal, facultatif.
- Protéines TM, séquence d'arrêt de transfert
- Séquence signal interne permanente (=séquence interne d'insertion hydrophobe), non clivable
- RE jusqu'au Golgi: sécrétion constitutive = voie par défaut (pas de signal spécifique d'adressage, voie commune)
- Maintien dans le RE: Signaux de rétention:
- Protéines solubles chaperonnes (BIP, PDI): séquence KDEL
- Protéines TM: séquence KKXX (Lys-Lys-2AA hydrophiles car présents dans le cytosol) cytosolique
Mécanismes des signaux de rétention: sortie du RE jusqu'au Golgi puis retour dans le RE depuis le Golgi.
- Retour des protéines TM: revêtement COP1 reconnaît la séquence KKXX cytosolique.
- Retour des protéines solubles: récepteurs à KDEL du Cis-Golgi possède la séquence KKXX. Donc COP1 reconnaît la séquence KKXX du récepteur TM liant les protéines solubles du RE (qui ont un signal KDEL).
- Adressage des hydrobases acides lysosomales (solubles) aux lysosomes:
- Les enzymes destinées aux lysosomes viennent du RE où elles ont été synthétisées et N-glycosylées.
- Formation de groupement mannose-6-phospate (M6P) dans le Cis-Golgi (phosphotransférase).
- Puis transport jusqu'au Trans-Golgi
- Dans le trans-golgi, reconnaissance du M6P par un récepteur membranaire (R-M6P) possédant un signal d'adressage (motif de tri) GYXX0 au lysosome, dans son domaine cytosolique.
- Formation d'une vésicule recouverte de clathrine qui va ensuite fusionner avec un endosmose tardif---> lysosome
- Dissociation de l'enzyme et du récepteur à pH acide
- Recyclage :recycle: du récepteur M6P vers le Golgi et élimination du phosphate, l'enzyme mature est incapable de retourner au golgi.
L'enzyme lysosomal possède un signal pour l'addition de l'étiquette MP6: la phosphotransférase, qui ajoute un phosphate sur un résidu mannose reconnaît une région signal 3D.