16.1: Présentation du tri et du transport des protéines

Les cellules eucaryotes possèdent différents organites liés à la membrane avec des besoins en protéines distincts. Le processus par lequel les protéines sont ciblées sur un organite spécifique est appelé “le tri des protéines”.

Il existe deux types de tri des protéines : le tri basé sur le signal et le trafic basé sur les vésicules. Dans le tri basé sur les signaux, des séquences d'acides aminés spécifiques appelées signaux de tri ciblent les protéines vers l'emplacement approprié à l'intérieur de la cellule, soit via un transport sécurisé, soit par translocation protéique. Dans le transport contrôlé, les protéines repliées avec des signaux de localisation nucléaire exposés sont reconnues par les récepteurs cytosoliques solubles. Ces derniers lient la cargaison et la transporte à travers le noyau en passant à travers le complexe de pores nucléaires intégré dans la membrane nucléaire.

En revanche, les précurseurs des protéines sont transférés ou déplacés du cytosol vers différents organites comme les mitochondries, les chloroplastes, le réticulum endoplasmique (RE) et les peroxysomes. Lors de la translocation protéique, les chaperons cytosoliques se lient et déplient la protéine cible pour la guider vers la surface de l'organite. Des récepteurs spécifiques sur une membrane organite reconnaissent les séquences signal sur le précurseur protéique déplié et les lient. La chaîne peptidique dépliée passe par des transporteurs spécialisés appelés translocons pour traverser la bicouche lipidique membranaire et atteindre la lumière de l’organite.

Le tri des protéines par trafic vésiculaire implique le mouvement des protéines dans des structures liées à la membrane appelées vésicules de transport. Les protéines solubles dans la lumière du RE s'accumulent sur les vésicules de transport et sortent de la membrane du RE. Les marqueurs moléculaires présents sur la membrane organite guident la livraison et la fusion appropriées des vésicules de transport.

Le tri des protéines se produit pendant la traduction ou après la synthèse des protéines par deux processus distincts : le tri basé sur le signal et le trafic basé sur les vésicules. Le tri basé sur le signal utilise deux modes de transport : le transport à portes et la translocation des protéines.

Les protéines nucléaires sont activement transportées du cytosol au noyau via les complexes de pores nucléaires intégrés dans l’enveloppe nucléaire. Ce processus est appelé transport à pis.

Ces protéines contiennent des séquences d’acides aminés spécifiques appelées signaux de tri qui sont reconnues par un récepteur de tri qui transporte la protéine vers le noyau.

Les protéines ciblant les chloroplastes, les mitochondries et le réticulum endoplasmique sont importées par des translocons, des protéines transmembranaires spécialisées, dans un processus appelé translocation protéique.

Pendant la translocation, les protéines chaperonnes du cytosol se lient à la protéine cible et la livrent à la membrane, où les signaux de tri sont reconnus par les récepteurs d’importation du translocon. En utilisant l’hydrolyse de l’ATP, la protéine cible est dépliée et transportée à travers un canal dans le translocon pour atteindre sa destination dans l’organite.

Dans le trafic vésiculaire, les protéines solubles sont emballées à partir de la lumière du réticulum endoplasmique et chargées sur des vésicules de transport liées à la membrane.

Les vésicules de transport se détachent de la membrane du réticulum endoplasmique et fusionnent avec la membrane de Golgi ou la membrane cellulaire sans traverser les bicouches lipidiques pour livrer les protéines à leur emplacement cible.