Protéines

Question 1

Quelles sont les grandes étapes de la vie d’une protéine?

Answer 1

1. Synthèse protéique par les ribosomes.
2. Les protéines deviennent des protéines natives, donc matures et le temps dépend de la longueur de l’ARNm.
3. À cause du stress et des mutations, les protéines deviennent dénaturées et forment des agrégats.
4. Les protéines dénaturées sont dégradées par le protéasome en acides aminés qui peuvent être recyclés.

Question 2

Que sont les Hsps? Quel est leur rôle principal?

Answer 2

Ce sont des chaperones moléculaires.

Leur rôle principal st de s’assurer que les protéines sont synthétisées sous forme native et elles essayent aussi de renaturer les protéines dénaturées.

Question 3

Comment les Hsps assurent la maturation des protéines?

Answer 3

La renaturation des protéines par les Hsps est une étape importante pour leur maturation, les rendant fonctionelles. La maturation des protéines peut se faire via des modifications post-traductionnelle (exemple: phosphorylation) ou par leur incorporation au niveau de complexes protéiques.

Question 4

Comment les complexes protéiques sont-ils formés?

Answer 4

Ces complexes sont formés par des modifications post-traductionnelles.

Question 5

La glycosylation est importante pour quoi?

Answer 5

La transition à travers les organelles.

Question 6

Expliquez les grandes étapes du contrôle qualité des protéines.

Answer 6

Un stress causé à une protéine fonctionnelle peut lui causer de partiellement se déplier. Une mutation dans une protéine naissante peut avoir le même effet.

Ces protéines partiellement repliées peuvent soit se faire dégrader par le protéasome (perte de fonction) ou s’accumuler sous forme inactive (perte de fonction).

Ces accumulations peuvent former des agrégats toxiques (gain de fonctions) et même séquestrer des chaperonnes pu adopter des conformations toxiques.

Question 7

La renaturation des protéines est assurée par quoi?

Answer 7

Les protéines de choc thermique (Hsps)

Question 8

Quelles sont les deux conséquences principales d’un mauvais repliement des protéines?

Answer 8

1. Perte de fonctions normales
2. Gain de fonctions toxiques

Question 9

Quels sont les 5 objectifs principaux du contrôle qualité des protéines?

Answer 9

1. Maintenir les protéines fonctionnelles.
2. Éliminer les vieilles protéines en les dégradant ce qui crée une source d’acides aminés.
3. Maintenir une concentration optimale en protéines favorisant leurs réactions métaboliques. Il ne faut pas avoir un niveau saturé de protéines sinon celles-ci auront plus de difficulté à se replier et à être fonctionnelles.
4. Réparer rapidement les protéines endommagées, mal repliées ou dénaturées. Si ça ne fonctionne pas, il faut les éliminer.
5. Prévenir les agrégations.

Question 10

Quel est le pourcentage de protéines nouvellement synthétisées qui doivent être dégradées par le système de contrôle qualité des protéines?

Answer 10

30%

Question 11

Le contrôle de qualité des protéines constitue aussi un système de régulation de processus cellulaires importants. Quels sont ces processus?

Answer 11

Le cycle cellulaire, la réponse au stress, la différenciation cellulaire (muscles, neurones, etc…)

Question 12

Quels sont les 2 facteurs majeurs du contrôle de qualité des protéines?

Answer 12

1. Les chaperonnes (Hsp : heat shock proteins)
2. Le système ubiquitin-protéasome : responsable de la dégradation sélective des protéines mal-repliées.

Question 13

Quels sont les différents types et différentes fonctions des chaperonnes moléculaires Hsps?

Answer 13

Protéines de protection :
-En contrôlant la renaturation des protéines lors de leur synthèse.
-En empêchant la dénaturation des protéines par exemple lors d’un stress.
-En solubilisent les agrégats protéiques.
-Agissent comme cofacteurs pour la dégradation de protéines endommagées.

Protéines de régulation
-Agissent comme cofacteurs pour la dégradation de protéines du cycle cellulaire, de la différentiation cellulaire

Protéines ubiquitaires

Question 14

Vrai ou faux? Les chaperonnes moléculaires ne sont pas des protéines essentielles.

Answer 14

Faux.

Question 15

D’où proviennent les chaperonnes moléculaires?

Answer 15

Certaines sont induites par le stress (HSP) tandis que d’autres sont constitutives (HSC).

Question 16

Qu’est-ce que les chaperonnes moléculaires ont besoin pour fonctionner?

Answer 16

Les sHsps (small heat shock proteins) n’ont pas besoin d’ATP tandis que les Hsp100, Hsp90, Hsp70 et Hsp60 sont des ATPases et ont besoin de l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP pour fonctionner.

Question 17

Les chaperonnes moléculaires sont-elles des composantes permanentes des structures protéiques lorsque celles-ci doivent exercer leurs fonctions?

Answer 17

Non

Question 18

Pourquoi les Hsps se nomment les heat shock proteins?

Answer 18

Parce que lors d’un choc thermique, il y a l’induction de l’accumulation de ces chaperonnes.

Question 19

Comment les heat shock proteins ont-elles été découvertes?

Answer 19

Un stress thermique a été induit sur de l’ADN double brin et celui-ci a induit l’activation des régions qui codent pour les Hsps. C’est comme ça qu’elles ont été découvertes.

Dans un WB, il est possible de voir que le stress thermique inhibe la synthèse de la plupart des protéines. Par contre, à partir de 33 degrés, les HSPs commencent à être synthétisées. Elles permettent donc de réparer les dommages causés par ce stress.

Question 20

Comment se passe l’activation transcriptionnelle des gènes codant pour les Hsps?

Answer 20

1. Dans des conditions de choc thermique, la concentration en globules fondus augmente de manière significative.
2. Les globules fondus sont reconnus par Hsc70 et Hsp90, des protéines chaperons résidentes de la cellule non stressée
3. Le complexe formé entre Hsp90, Hsc70 et les globules fondus est plus stable que celui de ces Hsp avec le facteur de transcription HSF-1.
4. Celui-ci est alors modifié (phosphorylation, trimérisation) et migre dans le noyau où il interagit avec les motifs HSE (heat shock element) localisés dans les promoteurs des gènes codant pour les Hsp.
5. La grande quantité de Hsp produite permet de replier les globules fondus, et d’agir négativement sur HSF-1 (heat shock transcription factor-1) en le maintenant à nouveau
   inactif dans le cytoplasme, ce qui explique la réversibilité du phénomène.

Question 21

Quelle est la structure primaire des Hsp70?

Answer 21

NLS (nuclear localisation signal)

NES (nuclear export signal)

TKD (10 aa de localisation extracellulaire)

Une région variable qui confère la spécificité des interactions.

EEVD qui est important pour l’interaction avec les substrats

Signal de rétention qui permet la rétention au niveau des organelles.

Question 22

Quelles sont les 5 fonctions des Hsp70?

Answer 22

1. Repliement de protéines pendant leur synthèse
2. Renaturation des protéines dénaturées
3. Solubilisation des agrégats
4. Transport de protéines à travers les membranes
5. Présentation des protéines endommagées au
   protéasome pour leur dégradation.

Question 23

Comment expliquer l’activité cyclique de Hsp70?

Answer 23

Plusieurs cycles d’interactions entre Hsp70 et son substrat sont nécessaires pour que celui ci soit rénaturé complétement.

Ces interactions cycliques nécessitant l’activité de co-chapronnes (ex. Hsp40) et de cofacteurs (ex. les NEFs).

1. Le domaine ATPase de la protéine hsp70 est indiqué comme étant lié soit à l’ATP ou à l’ADP.
2. L’hydrolyse de l’ATP est catalysé par le cofacteur hsp40 qui elle est liée soit à hsp70 soit directement au substrat.
3. L’hydrolyse de l’ATP induit un changement de conformation de la protéine hsp70 pour séquestrer le substrat.
4. L’ADP est remplacé par une autre molécule d’ATP puis le substrat est relâché.

Question 24

Quelle protéine présente le substrat à Hsp70?

Answer 24

Hsp40

Question 25

Quelles situations de stress peuvent favoriser la formation d'agrégats?

Answer 25

Un stress extérieur (stress thermique)

Question 26

Vrai ou faux? Il se peut que Hsp70 ne soit pas assez efficace pour resolubiliser les agrégats.

Answer 26

Vrai.

Question 27

Les agrégats peuvent aussi se former sans l’apport d’un stress extérieur. Quelles autres situations peuvent engendrer la formation des agrégats?

Answer 27

Des problèmes au niveau du protéasome. Les agrégats sont aussi associés au vieillissement cellulaire car l'activité des chaperonnes est moins bonne.

Question 28

Qu'est-ce qu'un agrégat protéique?

Answer 28

C'est un ensemble de protéines engagées dans des interactions hydrophobes.

Question 29

Comment les Hsp70 peuvent-elles solubiliser les agrégats?

Answer 29

La hsp70 retire le substrat de l’agrégat pour le transférer à hsp100. Le substrat est ensuite complétement déplié lors de sa translocation à travers le canal central de hsp100 grâce à l’énergie dégagée de l’hydrolyse de l’ATP. Le substrat est relâché pour se replier soit spontanément ou à l’aide des chaperonnes.

Question 30

Quelles sont les 3 fonctions principales des protéines Hsp90?

Answer 30

1. Permettent la renaturation de protéines qui sont partialement dénaturées 2. Permettent la dégradation des protéines via le système ubiquitin-proteosome 3. Régulatrices importantes de la signalisation cellulaire en agissant sur les récepteurs des hormones stéroïdiens et les protéines kinases

Question 31

Comment expliquer que les protéines Hsp90 sont importantes pour la maturation des récepteurs hormonaux?

Answer 31

1. Un récepteur inactif (SHR) est reconnu par Hsp40. 2. Recrutement de Hsp70 3. Recrutement de Hsp90 Le récepteur soit être couplé à Hsp90 pour être capable de lier l'hormone.

Question 32

Quelles sont les deux structures de Hsp90 possibles?

Answer 32

A: La structure primaire de hsp90. Hsp90 consiste en trois domaines: le domaine N-terminal de liaison à l’ATP, le domaine central, et le domaine de dimérisation C-terminal. Les trois domaines peuvent lier le substrat. Le cycle ATPase de hsp90 B-La liaison de l’ATP permet la conversion de hsp90 de sa forme ouverte à celle de fermée.

Question 33

Les inhibiteurs de Hsp90 agissent comme quoi?

Answer 33

Comme agents anticancer. Les antibiotiques de la famille des ansamycins tel la geldanamycin bloquent le cycle de la chaperonne au niveau du complexe intermédiaire causant la dégradation du récepteur stéroïdien.

Question 34

Le système UPS dégrade quelles protéines?

Answer 34

Protéines incomplétes (tronquées) Protéines mal-renaturées Protéines dénaturées Sous-unités libres de complexes protéiques Protéines mal-localisées

Question 35

Un système UPS fonctionne en deux grandes étapes. Quelles sont-elles?

Answer 35

L’ubiquination est favorisée par l’action des chaperonnes. Hsp40 et Hsp70 reconnaissent une protéine dénaturée. Elles facilitent la reconnaissance de cette protéine par CHIP (la ligase E3) qui vient ubiquitiner la protéine. Cette protéine est ensuite reconnue par le protéasome et se fait dégrader.

Question 36

Qu'est-ce qu'une ubiquinylation?

Answer 36

C'est une modification covalente de protéine cible avec de l'ubiquitin.

Question 37

Que sont E1, E2 et E3? Qu'est-ce qu'elles permettent?

Answer 37

E1 : ub-activating enzyme E2 : ub-conjugating enzyme E3 : ub-ligase Elles permettent l'attachement covalent de l'ubiquitin au résidu lysine de protéines cibles. Cela permet d'être reconnu par le protéasome.

Question 38

Quel est le processus de l'ubiquitinylation?

Answer 38

1. E1 se lie au domaine C-terminal d'une molécule d'ubiquitin grâce à l'hydrolyse de l'ATP (formation de Ub-E1) 2. E1 transfère la molécule d'ubiquitin au complexe E2/E3 et se détache (formation de Ub-E2) 3. Une protéine cible qui porte un signal de dégradation vient se lier au complexe E2/E3. La molécule d'ubiquitin lui est transférée. C'est E3 qui assure la ligation entre le complexe Ub-E2 et le substrat (formation de Ub-substrat). Le cycle se répète jusqu'à ce que la protéine cible porte une chaîne d'ubiquitin.

Question 39

L'ubiquitinylation est-elle réversible? Si oui, qu'est-ce que ça implique?

Answer 39

Oui c'est réversible. La deubiquinylation implique l’action des enzymes de deubiquitinylation (DUBs).

Question 40

Quand est-ce que les DUBs interviennent?

Answer 40

À diffèrentes étapes étapes du processus de l’ubiquitination

Question 41

Qu'est-ce que la déubiquitinylation?

Answer 41

C'est un mécanisme de régulation mettant en jeu plus de 100 DUBs.

Question 42

Quelles sont les caractéristiques des DUBs?

Answer 42

Les DUBs ont une faible affinité pour les Ub mais une grande capacité catalytique Les DUBs clivent les Ubs qui sont liées aux substrats ainsi que les chaines polyUb

Question 43

Comment expliquer l'utilisation d'inhibiteurs de l'UPS en thérapie du cancer?

Answer 43

Les cellules cancéreuses ayant un niveau plus élevé de prolifération seront plus sensibles aux inhibiteurs de l'UPS. En effet, les protéines cancéreuses bénéficient d'une activité élevée du protéasome.

Question 44

En quoi le système de l'UPS est important pour les cellules cancéreuses?

Answer 44

Parce qu'il dérade surtout les protéines qui sont en lien avec l'apoptose et celles qui inhibent la croissance cellulaire.

Question 45

Qu'est-ce que la maladie du prion?

Answer 45

C'est une maladie causée par l'agrégation de la protéine PrP (protéine prion). La PrP est exprimée surtout au niveau des neurones et peut être convertie en protéine mal-repliée appelée la PrPsc. La PrPsc a la capacité de former des agrégats qui sont résistants à une dégradation complète par les protéases. Le produit de clivage de la PrPsc forme des plaques amyloïdes qui sont hyperrésistants aux protéases. La PrPsc peut entraîner la dénaturation de toutes les protéines seulement en les touchant.

Question 46

Dans quel(s) compartiment(s) les Hsps agissent-elles?

Answer 46

Un peu partout dans la cellule.

Question 47

Quel est le rôle physiologique et pathologique du système UPS?

Answer 47

Physiologique : nécessaire au développement et à la survie d'une cellule. Pathologique : une faible activité de ce système peut entraîner l'accumulation d'agrégats. Les cellules cancéreuses tirent avantage de ce système. Il peut aussi être hyperactif dans les cellules cancéreuses ce qui les avantage.