Actine et protéine de liaison à l’actine

Thèmes abordés

Sciences humaines et arts, actine, protéine de liaison à l'actine, protéine, alpha, beta, gamma, filaments, nucléation, filament d'actine, cellule, cytosquelette, nucléotide, cytochalasines, latrunculine, phalloïdines

Résumé du document

Actine :
Vaste gamme de fonctions dans diverses cellules
Sous-unité : actine globulaire : actine G
Polypeptide de 375 AA
Porte une molécule d'ATP ou ADP étroitement liée
Très bien conservée chez les eucaryotes
90% d'identité est entre les séquences d'AA d'actine des différents eucaryotes
Petites variations dans la séquence d'acides aminés peuvent entraîner des différences fonctionnelles importantes

Chez les vertébrés :
Trois isoformes d'actine alpha, beta, gamma
Légèrement différents par leur séquence d'AA
Actine ( n'est exprimée que dans les cellules musculaires
On retrouve les actines ( et ( ensemble dans presque toutes les cellules

Extraits

[...] Actine et protéine de liaison à l'actine Actine : - Vaste gamme de fonctions dans diverses cellules - Sous-unité : actine globulaire : actine G - Polypeptide de 375 AA - Porte une molécule d'ATP ou ADP étroitement liée - Très bien conservée chez les eucaryotes - 90% d'identité est entre les séquences d'AA d'actine des différents eucaryotes - Petites variations dans la séquence d'acides aminés peuvent entraîner des différences fonctionnelles importantes Chez les vertébrés : - Trois isoformes d'actine ( - Légèrement différents par leur séquence d'AA - Actine ( n'est exprimée que dans les cellules musculaires - On retrouve les actines ( et ( ensemble dans presque toutes les cellules Les sous-unités d'actine s'assemblent « tête-à-queue » pour créer des filaments polaires flexibles Actine F : - Assemblage tête-à-queue de sous-unités d'actine - Hélice droite serrée de 8 nm d'épaisseur 2 protofilaments qui s'enroule en hélice avec un pas de 37 nm Polarité des filaments : - Sous-unités sont asymétriques et pointent toutes dans le même sens - Filaments sont polaires et ont des extrémités de structure différente Une extrémité moins : à croissance lente et extrémité pointue Une extrémité plus : à croissance rapide et extrémité dite en « barbelés » à cause de l'aspect en tête de flèche des têtes de myosine lorsqu'elles sont fixées le long des filaments - Dans le filament la fente de liaison aux nucléotides des sous-unités est orientée vers l'extrémité moins Propriétés des filaments d'actine isolés : - Complétement flexibles - Rigidité d'un filament due à une longueur minimale sur laquelle les fluctuations thermiques risquent de le courber - Longueur stable d'un filament : que quelques dizaines de microns - Mais protéines accessoires entrecroisent et lient en faisceau les filaments ensemble - Et fabrique à grande échelle des structures d'actine beaucoup plus rigides qu'un filament individuel La nucléation est l'étape limitante de la vitesse de formation des filaments d'actine Justification de la nucléation : - Pour contrôler sa forme et ses mouvements, la cellule a besoin de réguler la formation des filaments d'actine - De petits oligomères de sous- unités d'actine peuvent s'assembler spontanément mais ils sont instables et se désassemblent facilement car ils sont peu liés Nucléation : - Pour la formation d'un nouveau filament d'actine : les sous-unités s'assemblent en noyau stabilisé par de nombreux contacts sous-unités, sous-unités - A beaucoup été étudiée avec de l'actine purifiée en tube à essai Phase de latence : - Instabilité des petits noyaux d'actine : barrière cinétique à la nucléation - A l'initiation de la polymérisation, la barrière crée une phase de latence pendant laquelle on n'observe pas de filaments - Mais parmi les petits noyaux instables quelques-uns arrivent à faire une forme de transition plus stable qui ressemble à un filament Phase d'élongation : - Phase d'élongation rapide du filament pendant laquelle les sous-unités sont rapidement ajoutées aux extrémités des filaments nucléés - Finalement concentration en monomères d'actine diminue Phase d'équilibre : - La vitesse d'addition de nouvelles sous-unités aux extrémités des filaments équilibre exactement la vitesse de dissociation des sous- unités • concentration de sous-unités libres qui restent en solution à ce moment •Cc="vitesse constante de perte de sous-unités " /"vitesse constante d'addition de sous-unités " = koff/kon •Cc=Kd (constante de dissociation) •Cc= 1/K (inverse de la constante d'équilibre) Différence tube à essai / in vivo : - En tube à essai CC cesse d'augmenter et CC de la polarisation de l'actine environ = 0,2 - A l'intérieur de la cellule : concentration d'actine non polymérisée 0,2 - Mise en place de mécanismes empêchant la plupart de son actine monomérique de s'assembler dans les filaments Nucléation : - La phase de latence pendant la croissance du filament est supprimée si les fragments préformés préexistant sont ajoutés à la solution au début de la réaction de polymérisation - La cellule utilise beaucoup cet avantage de nucléation - Des protéines spéciales catalysent la nucléation des filaments en des sites spécifiques - Détermination des sites ou les nouveaux filaments d'actine s'assemblent Les deux extrémités des filaments d'actine sont différentes et croissent à des vitesses différentes Asymétrie du filament d'actine : - Dans le filament, orientation uniforme des sous-unités d'actine asymétriques - La structure des 2 extrémités est différentes - Grosse conséquence sur les vitesses de croissance - Les constantes cinétiques pour l'association (Kon) et la dissociation (Koff) sont beaucoup plus grandes pour l'extrémité plus que pour l'extrémité moins - Observable en microscopie électronique Dépolymérisation (idem) : - Dilution rapide des filaments - Concentration en sous-unités libre contraction des fibres de stress et autres dispositions contractiles - Fimbrine : - Petite protéine à faisceau monomérique - Emballage très serré de filaments d'actine - Exclut la myosine, les filaments parallèles d'actine maintenus ensemble par la Fimbrine ne sont pas contractiles - Actinine-( relie des filaments d'actine à polarité opposée en faisceaux lâches liaison de la myosine formation de faisceaux contractiles d'actine - Ecartement et orientation très différente des filaments d'actine les liaisons par fimbrine et actinine-( s'excluent mutuellement Autres protéines de liaisons croisées : - Ni droites ni rigides entre les deux domaines de liaison au filament d'actine - Connection coudée flexible ou rigide entre les deux domaines de liaison - Réseaux ou gels de filaments d'actine plutôt que des faisceaux d'actine - Filamine Filamine : - Permet la formation d'un gel lâche et très visqueux - En verrouillant ensemble des filaments d'actine en gros à angle droit Rôle de la filamine : - Sert à la cellule pour former le gel d'actine requis pour projeter les lamellipodes - Lamellipodes = projections membranaires fines en forme de feuille - Qui aident à traverser les surfaces solides Mutations dans le gène de la filamine A chez l'homme - Anomalies de migration des cellules nerveuses pendant le développement embryonnaire précoce - Les cellules de la région périventriculaire du cerveau forment des nodules au lieu de migrer vers le cortex, réalisant un syndrome appelé hétérotopie périventriculaire - Autres anomalies : développement osseux, système cardiovasculaire, autres organes Autres rôles de la filamine - Interactions avec de nombreuses protéines cellulaires d'une grande diversité fonctionnelle : - Récepteurs membranaires pour la signalisation - Autres molécules. [...]

[...] - Support de signalisation en connectant et en coordonnant de nombreux processus cellulaires avec le cytosquelette d'actine Spectrine : - Très différentes des autres - Bien connue - Forme un réseau - Découverte dans les globules rouges - Protéine longue et flexible - 4 chaines polypeptidiques allongées : deux alphas et deux bêtas - Les 2 sites de liaison au filament d'actine sont séparés d'environ 200 nm - Concentrée juste sous la membrane plasmique dans le globule rouge - Forme un réseau en toile d'araignée en 2 dimensions - Maintenu par de courts filaments d'actine dont la longueur est régulée de façon précise par des protéines de coiffage à chaque extrémité - Le réseau de Spectrine est lié à la membrane plasmique parce que la spectrine possède des sites de liaison séparés pour des protéines membranaires périphériques (extrinsèques) - Qui sont elles-mêmes positionnées près de la bicouche lipidique grâce à des protéines membranaires intrinsèques - Il en résulte un cortex cellulaire robuste néanmoins flexible qui fournit un support mécanique à la membrane plasmique sous-jacente - Permet au globule rouge de reprendre sa forme originale après s'être écrasé pour passer à travers un capillaire - On trouve des apparentés proches de la spectrine dans le cortex de la plupart des cellules des vertébrés : forme et rigidité de la surface de la cellule Par exemple dans l'axone long et fin des neurones du ver nématode, la spectrine empêche la cassure pendant les mouvements de torsion du ver quand il rampe. [...]