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3.7:

Assemblage d’un complexe protéique

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Molecular Biology
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Protein Complex Assembly

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La plupart des protéines ne fonctionnent pas comme des chaines de polypeptides entièrement étendues, mais s’assemblent en complexes multicomposants compacts. Lors de l’assemblage, le complexe en pleine croissance doit distinguer ses composants spécifiques d’un mélange de centaines d’espèces protéiques et non-protéiques différentes présentes dans la cellule. Les complexes protéiques peuvent être soit homomériques, composés de plusieurs copies de la même chaîne polypeptidique, ou hétéromériques, composés de plusieurs chaînes polypeptidiques distinctes ou de composants non protéiques.Habituellement, les protéines ont toutes les informations nécessaires pour s’assembler en complexes fonctionnels grâce à leurs composants, avec rapidité et précision. De nombreux virus peuvent s’auto-assembler pour former une unité fonctionnelle en utilisant la cellule hôte infectée pour produire l’ensemble des composants nécessaires. Par exemple, dans le virus de la mosaïque du tabac, les sous-unités de la protéine de la capside s’auto-assemblent in vitro, dans des anneaux individuels.Une molécule d’ARN se lie au centre de l’hélice naissante pour activer le virus. Cependant, dans certains complexes protéiques, l’auto-assemblage n’est dû qu’à une mutation ou une maladie. L’hémoglobine, la protéine porteuse d’oxygène trouvée dans les globules rouges, est un tétramère de deux sous-unités alpha et de deux sous-unités bêta similaires.Cependant, dans l’anémie falciforme, l’hémoglobine mutante possède une plaque hydrophobe qui augmente l’affinité entre les tétramères d’hémoglobine, les entraînant à s’agréger dans un assemblage anormal de fibres d’hémoglobine. Ces fibres modifient les cellules sanguines d’une forme sphéroïde à une forme de croissant, obstruant ainsi les vaisseaux sanguins. Bien que de nombreuses protéines s’auto-assemblent sans aide externe, les facteurs d’assemblage comme les chaperons moléculaires aident les composants protéiques à s’assembler en un complexe stable et fonctionnel.Le protéasome 26S, machine moléculaire qui aide à réguer la dégradation des protéines, se compose de deux sous-complexes distincts-un cœur catalytique en forme de baril, le 20S et deux complexes régulateurs, 19S. Chaque sous-complexe est, en outre composé de plusieurs sous-unités de protéines. Plusieurs chaperons dédiés au protéasome intégrent ces sous-unités dans leurs sous-complexes respectifs.Enfin, les chaperons assemblent les sous-complexes dans le complexe protéasome complet.

3.7:

Assemblage d’un complexe protéique

Les protéines peuvent former des complexes homomères avec une autre unité de la même protéine ou des complexes hétéromères de types différents. La plupart des complexes protéiques s’auto-assemblent spontanément via des voies ordonnées, tandis que certaines protéines ont besoin de facteurs d’assemblage qui guident leur assemblement correct. Malgré l’environnement intracellulaire surpeuplé, les protéines interagissent généralement avec leurs bons partenaires et forment des complexes fonctionnels.

De nombreux virus s’auto-assemblent en une unité entièrement fonctionnelle en utilisant la cellule hôte infectée pour produire tous les composants nécessaires. Le virus de la mosaïque du tabac (TMV) est un exemple classique d’un complexe d’auto-assemblage de sous-unités protéiques et d’ARN. Le processus d’auto-assemblage du TMV est à la base de certaines des particules virales thérapeutiques conçues pour l’administration de médicaments.

Certains complexes protéiques s’auto-assemblent uniquement en raison de mutations ou de troubles. L’hémoglobine, protéine porteuse d’oxygène présente dans les globules rouges, est un tétramère de deux sous-unités alpha et deux sous-unités bêta. Cependant, dans l’anémie falciforme, une mutation ponctuelle unique remplace un acide aminé hydrophile-glutamine par une valine hydrophobe. Cela créer des plaques hydrophobes collantes sur les côtés opposés du tétramère d’hémoglobine. Dans un environnement cellulaire aqueux, les patchs hydrophobes sur différentes molécules d’hémoglobine se fixent, s’assemblant en fibres longues et rigides. Ces fibres modifient la forme sphéroïde des globules rouges' en une forme de croissant.

Suggested Reading

  1. Klug, Aaron. "The tobacco mosaic virus particle: structure and assembly." Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences 354, no. 1383 (1999): 531-535.
  2. Livneh, Ido, Victoria Cohen-Kaplan, Chen Cohen-Rosenzweig, Noa Avni, and Aaron Ciechanover. "The life cycle of the 26S proteasome: from birth, through regulation and function, and onto its death." Cell research 26, no. 8 (2016): 869-885.
  3. Makhnevych, Taras, and Walid A. Houry. "The role of Hsp90 in protein complex assembly." Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Cell Research 1823, no. 3 (2012): 674-682.
  4. Natan, Eviatar, Jonathan N. Wells, Sarah A. Teichmann, and Joseph A. Marsh. "Regulation, evolution and consequences of cotranslational protein complex assembly." Current opinion in structural biology 42 (2017): 90-97.