Description peroxysomes
- Organelles délimitée par une seule membrane
- Forme habituellement sphérique, mais peuvent être allongés ou réticulaires, relon le type cellulaire
- Inclusion quasi-cristalline constituée d’une grande concentration de protéines matricielles
- Taille: 0.1 à 1.0 μm
- pH luminal: 6
- Vie de 4 à 5 jours, détruits par autophagie
Fonctions biosynthétiques
- Acides biliaires
- Plasmalogènes : Phospholipides avec liens éthers, phospholipide le plus abondant de la myéline; une déficience cause une anomalie sévère de la myélinisation des axones des neurones
- Finalisation de certains acides gras polyinsaturés (omaga 3)
Fonctions de dégradation
- Prostaglandines
- Acides aminés D
- Molécules de signalisation hormonales
- Peroxyde d’hydrogène (dégradation par catalase)
- β-oxydation des longues chaînes d’acides gras(16-20C, 20-24C) en acetyl CoA
- radicaux superoxydes (dégradation par la superoxide dismutase)
- Éthanol en acétaldéhyde (par la catalase) dans les peroxysomes du foie
Activités enzymatiques
- Les peroxysomes doivent leur nom à la formation du peroxyde d’‘hydrogène lors de l’oxydation de molécules organiques par des oxydases
- Catalases et des peroxydases pour éliminer le peroxyde d’hydrogène
- Centaine d’enzymes y sont retrouvées et la composition en enzymes dépend du type cellulaire.
Oxydase
O2 comme réactif avec RH2 donne R + H2O2
Peroxydase
H2O2 de l’oxydase + RH2 donne R+ 2 H20
Catalase
H2O2 de l’oxydase + H2O2 donne 2 H2O + O2
Biogénèse et maintenance des peroxysomes (modèle hybride)
- Les gènes PEX codent des protéines appelées peroxines, impliquées dans la biogénèse, la maintenance et la prolifération des peroxysomes
- La membrane peroxysomale contient des protéines membranaires peroxysomales (PMPs) dont une grande partie correspond à des transporteurs de métabolites et à des composants des complexes d’import protéique.
Contribution du RE à la biogénèse des peroxysomes
- Les peroxines membranaires clés (Pex16 et Pex3) sont insérées co-traductionnellement dans la membrane du RER
- Ces protéines sont ensuite redistribuées vers des domaines spécialisés du REL
- Le REL bourgeonne pour former des vésicules pré-peroxysomales contenant Pex16 et un sous-ensemble de protéines membranaires peroxysomales
Contribution mitochondriale à la biogénèse des peroxysomes
En parallèle au RE, les mitochondries génèrent des vésicules dérivées contenant la peroxine membranaire Pex3. Ces vésicules mitochondriales sont incapables à elles seules de former un peroxysome fonctionnel, car elles ne possèdent pas l’ensemble des peroxines nécessaire.
Séquence de création des peroxysomes
1 RE produit Pex16. Mitochondrie produit Pex3 et autres PMPs.
2. Transport des peroxines par vésicules pre-peroxysomal.
3. Import de PMPs (Pex19) pour former un peroxysome maturant
4. Import de proteines matricielles pour donner un peroxysome mature
5. fission des peroxysomes matures (division)
Rôle de Pex19
- Peroxine cytosolique jouant un rôle de chaperon et de récepteur. Reconnait les PMP nouvellement synthétisées.
- Transporte ces PMPs vers la membrane peroxysomale et les insère dans celle-ci en interaction avec PEx19 et/ou Pex16
Import des protéines de la matrice peroxysomale
Une fois la membrane peroxysomale correctement assemblée, les complexes d’import peroxysomal deviennent fonctionnels. Les protéines de la matrice peroxysomale sont importées directement depuis le cytosol de manière post-traductionnelle.
Incorporation post-traductionnelle des protéines matricielles: Séquence signal SKL (PTS1) à l’extrémité COOH
- PTS1 est le signal de ciblage principal:
– Aussi appelé SKL
– Se situe à l’extrêmité C-terminale de la protéine
– Ne sera pas excisé après l’importation - Pex5: Récepteur d’importation cytosolique reconnaissant PTS1
- Pex 14: cible membranaire de Pex5
Incorporation post-traductionnelle des protéines matricielles: Séquence signal (PTS2) d’acides aminés à l’extrémité NH2
- Seules quelques protéines présentent le signal de ciblage PTS2
– Nonapeptide
– Se situe à l’extrêmité N-terminale de la protéine
– Sera excisé après l’importation - Pex7: Récepteur d’importation cytosolique reconnaissant PTS2
– Pex7 doit s’associer à un isoforme long de Pex5 nommé Pex5L, qui stabilise l’association de Pex7 avec son cargo - Pex 14: Cible membranaire de Pex7/Pex5L
Mécanisme d’importation post-traductionnelle
- Association du cargo-PTS1 et de la forme soluble de Pex5 dans le cytosol
- Complexe cargo-récepteur s’arrime au peroxysome à l’aide du complexe d’arrimage (Pex14/Pex13) : L’interaction de la région N-terminale de Pex5 avec Pex14 du sous-complexe d’arrimage provoque un changement conformationnel dans le domaine de laison au cargo et déclenche la dissociation du cargo
- Pex5 s’intègre à la membrane du peroxysome pour former le canal de transport permettant au cargo de traverser la membrane
- Pex5 est marqué à l’ubiquitine par la machinerie d’ubiquitination (Pex2/10/12) puis retiré de la membrane par l’exportomère (Pex26/6/1) et recyclé pour lui permettre de s’engager dans un autre cycle d’importation
Pour les cargos portant un PTS2, Pex7 n’est pas intégré à la membrane mais transite plutôt par la matrice peroxysomale.
Incorporation post-traductionnelle de protéines matricielles sans PTS
Certaines protéines peroxysomales ne présentent aucun PTS. Elles s’oligomériseraient avec des protéines présentant un PTS et seraient ainsi importées dans le peroxysome.
Fonction dans la protection cellulaire contre le stress oxydatif
Les processus biologiques génèrent des molécules oxygénées réactives (ROS) telles que des radicaux superoxydes (O2-) du H2O2, des radicaux hydroxyles
- Les UV, les polluants, les métaux lourds et des xénobiotiques contribuent à l’augmentation significative de la production de ROS
- La cellule possède des mécanismes de défense enzymatiques (Superoxyde dismutase (SOD): Cu/Zn SOD1, Mn SOD2, SOD3 extracellulaires)
Conséquences de l’augmentation du stress oxydatif
L’importation de la catalase dans les peroxysomes est inhibée afin d’augmenter la capacité de la cellule à éliminer les ROS cytosoliques, plus spécifiquement le H2O2.M
Maladie de Zellweger
- Maladie létale (mortelle)
- Décès généralement dans la petite enfance
- Causée par des mutations dans les gènes PEX, codant pour les protéines responsables de l’importation dese enzymes dans les peroxysomes
- Les enzymes peroxysomales restent dans le cytosol, car les peroxysomes fonctionnels ne se forment pas.
Origine évolutive
Origine eucaryote:
- Proviennent en partie du RE
- Le rôle aurait diminué avec l’apparition des mitochondries
Origine endosymbiotique
- Symbiose avec une bactérie
- Il ne reste que les voies enzymatiques.
