256 B IOLOGIE CELLULAIRE
2.4. Modifications des protéines
dans le réticulum rugueux
2.4.1. C LIVAGE DE LA SÉQUENCE- SIGNAL
ET ACQUISITION DES STRUCTURES SECONDAIRE
ET TERTIAIRE
Qu’advient-il, in vivo, de la chaîne polypeptidique
synthétisée à travers la membrane du réticulum ?
Le peptide-signal hydrophobe reste momentanément ancré dans la bicouche lipidique, au niveau de
son récepteur, et le reste de la protéine est enfilé de
façon continue dans la cavité, sous la forme d’une
grande boucle. À la fin de l’opération, l’extrémité
COOH (la dernière synthétisée) rentre dans la
cavité et on peut se représenter la protéine suspendue, accrochée à la membrane, par son extrémité
NH 2 . Il faut cependant imaginer qu’à mesure que
la chaîne protéique entre dans la cavité, celle-ci se
replie plus ou moins spontanément pour acquérir
ses différents niveaux de structure secondaire et
tertiaire. On sait que deux systèmes enzymatiques
interviennent ici, d’une part pour mettre en place
correctement les ponts disulfure stabilisant la structure tridimensionnelle, d’autre part pour enfouir
de façon spécifique les domaines hydrophobes au
cœur de la protéine. La deuxième activité est assurée par ce qu’on appelle des protéines-chaperons,
dont le fonctionnement sera présenté plus loin.
Dans le cas des protéines sécrétées, une enzyme
également spécifique du réticulum ruqueux (une
peptidase membranaire), clive enfin le peptidesignal et libère définitivement la protéine dans la
cavité. C’est la raison pour laquelle les protéines
sécrétées sont plus courtes, de quelques dizaines
d’acides aminés, que leurs précurseurs dont la
synthèse a commencé dans le hyaloplasme.
On comprend ainsi comment toute l’information nécessaire pour diriger une protéine vers le
réticulum rugueux est contenue dans la séquencesignal N-terminale, qui est elle-même codée dans
l’ARNm du côté 5’ de la phase de lecture (immédiatement après le codon d’initiation AUG). En
conclusion, le devenir cellulaire d’une protéine est
bien inscrit dans son gène ; évidemment, pourraiton dire, puisque tout est inscrit dedans, mais
encore faut-il savoir comment !
2.4.2. G LYCOSYLATION
DE LA CHAÎNE POLYPEPTIDIQUE
Une deuxième modification chimique affecte un
grand nombre de protéines fabriquées dans le réticulum rugueux, y compris les protéines membranaires, dont on parlera plus tard : il s’agit de la
glycosylation, ou greffage de résidus glucidiques
sur la chaîne polypeptidique. Ce processus se réalise sur les protéines naissantes, en cours d’injection, grâce à des enzymes membranaires nommées
glycosyl-transférases ; celles-ci ont leurs sites actifs
tournés vers la lumière du réticulum rugueux de
sorte que leurs substrats sont uniquement les protéines accessibles dans la cavité. C’est pour cette
raison que les protéines synthétisées et terminées
dans le hyaloplasme, celles qui ne présentent pas
la séquence-signal, ne sont en général jamais glycosylées de la manière qui va être décrite.
Les glycosyl-transférases du RR greffent en une
seule étape de transfert un motif oligosaccharidique unique constitué de 14 résidus sucrés (ou
dérivés), illustré dans la figure 9.9. Ce motif, dont
la synthèse n’a pas lieu d’être développée ici, est
tourné vers l’intérieur du réticulum ; il est porté
par une molécule lipidique appelée dolichol,
ancrée dans la bicouche. La fixation de l’oligosaccharide sur la protéine a lieu sur un résidu NH 2
d’une asparagine, mais seuls certains de ces acides
aminés le long de la chaîne seront concernés ;
chaque protéine a ainsi un profil de glycosylation
caractéristique. On parle donc de N-glycosylation
dans le réticulum, par opposition à ce qu’on nommera O-glycosylation, qui se déroule dans l’appareil de Golgi (voir plus loin) et qui concerne
d’autres acides aminés.
Il faut enfin signaler que les motifs glucidiques
ainsi greffés sont déjà remaniés avant que les protéines ne quittent le réticulum et ne gagnent le
compartiment suivant. En effet, d’autres enzymes
nommées glycosidases élaguent ces motifs en
enlevant certains sucres (glucose et mannose) aux
extrémités des trois branches qu’ils portent ; cette
première déglycosylation se poursuivra ensuite
dans l’appareil de Golgi.
2.5. Devenir des protéines synthétisées
au niveau du réticulum rugueux
2.5.1. I NSERTION DE PROTÉINES INTRINSÈQUES
DANS LES MEMBRANES DU RÉTICULUM
Tous les processus décrits jusqu’ici concernent
les protéines libérées dans la cavité du réticulum,
et qui seront finalement émises hors de la cellule.
Il faut maintenant étudier le cas d’une autre caté-
2.4. Modifications des protéines
dans le réticulum rugueux
2.4.1. C LIVAGE DE LA SÉQUENCE- SIGNAL
ET ACQUISITION DES STRUCTURES SECONDAIRE
ET TERTIAIRE
Qu’advient-il, in vivo, de la chaîne polypeptidique
synthétisée à travers la membrane du réticulum ?
Le peptide-signal hydrophobe reste momentanément ancré dans la bicouche lipidique, au niveau de
son récepteur, et le reste de la protéine est enfilé de
façon continue dans la cavité, sous la forme d’une
grande boucle. À la fin de l’opération, l’extrémité
COOH (la dernière synthétisée) rentre dans la
cavité et on peut se représenter la protéine suspendue, accrochée à la membrane, par son extrémité
NH 2 . Il faut cependant imaginer qu’à mesure que
la chaîne protéique entre dans la cavité, celle-ci se
replie plus ou moins spontanément pour acquérir
ses différents niveaux de structure secondaire et
tertiaire. On sait que deux systèmes enzymatiques
interviennent ici, d’une part pour mettre en place
correctement les ponts disulfure stabilisant la structure tridimensionnelle, d’autre part pour enfouir
de façon spécifique les domaines hydrophobes au
cœur de la protéine. La deuxième activité est assurée par ce qu’on appelle des protéines-chaperons,
dont le fonctionnement sera présenté plus loin.
Dans le cas des protéines sécrétées, une enzyme
également spécifique du réticulum ruqueux (une
peptidase membranaire), clive enfin le peptidesignal et libère définitivement la protéine dans la
cavité. C’est la raison pour laquelle les protéines
sécrétées sont plus courtes, de quelques dizaines
d’acides aminés, que leurs précurseurs dont la
synthèse a commencé dans le hyaloplasme.
On comprend ainsi comment toute l’information nécessaire pour diriger une protéine vers le
réticulum rugueux est contenue dans la séquencesignal N-terminale, qui est elle-même codée dans
l’ARNm du côté 5’ de la phase de lecture (immédiatement après le codon d’initiation AUG). En
conclusion, le devenir cellulaire d’une protéine est
bien inscrit dans son gène ; évidemment, pourraiton dire, puisque tout est inscrit dedans, mais
encore faut-il savoir comment !
2.4.2. G LYCOSYLATION
DE LA CHAÎNE POLYPEPTIDIQUE
Une deuxième modification chimique affecte un
grand nombre de protéines fabriquées dans le réticulum rugueux, y compris les protéines membranaires, dont on parlera plus tard : il s’agit de la
glycosylation, ou greffage de résidus glucidiques
sur la chaîne polypeptidique. Ce processus se réalise sur les protéines naissantes, en cours d’injection, grâce à des enzymes membranaires nommées
glycosyl-transférases ; celles-ci ont leurs sites actifs
tournés vers la lumière du réticulum rugueux de
sorte que leurs substrats sont uniquement les protéines accessibles dans la cavité. C’est pour cette
raison que les protéines synthétisées et terminées
dans le hyaloplasme, celles qui ne présentent pas
la séquence-signal, ne sont en général jamais glycosylées de la manière qui va être décrite.
Les glycosyl-transférases du RR greffent en une
seule étape de transfert un motif oligosaccharidique unique constitué de 14 résidus sucrés (ou
dérivés), illustré dans la figure 9.9. Ce motif, dont
la synthèse n’a pas lieu d’être développée ici, est
tourné vers l’intérieur du réticulum ; il est porté
par une molécule lipidique appelée dolichol,
ancrée dans la bicouche. La fixation de l’oligosaccharide sur la protéine a lieu sur un résidu NH 2
d’une asparagine, mais seuls certains de ces acides
aminés le long de la chaîne seront concernés ;
chaque protéine a ainsi un profil de glycosylation
caractéristique. On parle donc de N-glycosylation
dans le réticulum, par opposition à ce qu’on nommera O-glycosylation, qui se déroule dans l’appareil de Golgi (voir plus loin) et qui concerne
d’autres acides aminés.
Il faut enfin signaler que les motifs glucidiques
ainsi greffés sont déjà remaniés avant que les protéines ne quittent le réticulum et ne gagnent le
compartiment suivant. En effet, d’autres enzymes
nommées glycosidases élaguent ces motifs en
enlevant certains sucres (glucose et mannose) aux
extrémités des trois branches qu’ils portent ; cette
première déglycosylation se poursuivra ensuite
dans l’appareil de Golgi.
2.5. Devenir des protéines synthétisées
au niveau du réticulum rugueux
2.5.1. I NSERTION DE PROTÉINES INTRINSÈQUES
DANS LES MEMBRANES DU RÉTICULUM
Tous les processus décrits jusqu’ici concernent
les protéines libérées dans la cavité du réticulum,
et qui seront finalement émises hors de la cellule.
Il faut maintenant étudier le cas d’une autre caté-