9. S YNTHÈ SE ET ROUTAGE DES PROTÉINES CHEZ LES EUCARYOTES. BIOGENÈ SE DES ORGANITES 271
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
contient en fait de nombreux transporteurs spécifiques fonctionnant comme des antiports : ils
échangent un nucléotide-sucre extérieur contre le
nucléotide seul correspondant, obtenu après la
réaction de glycosylation (celui-ci est ainsi réexporté et recyclé). Toutes les glycosyl-transférases,
qui accrochent les sucres les uns après les autres et
allongent les chaînes, sont des protéines membranaires intrinsèques dont le site actif est tourné vers
la lumière du saccule ; parmi celles-ci, la galactosyl-transférase constitue un excellent marqueur
des microsomes golgiens. L’addition d’acide sialique, qui marque en général la fin des chaînes saccharidiques, a lieu dans le réseau transgolgien.
L’ordre exact des monomères est imposé par la
séquence des réctions d’accrochage, elle-même
déterminée par la spécificité des nombreuses
transférases mises en jeu : celles-ci ne reconnaissent en effet comme substrats que certains motifs
devant subir la polymérisation et certains sucres
activés précis. La séquence d’élongation est ordonnée car le produit d’une réaction devient le substrat unique de la suivante, et ainsi de suite. Il faut
enfin signaler que des résidus glucidiques peuvent
aussi être accrochés aux lipides membranaires, les
enzymes mises en jeu étant souvent les mêmes que
celles signalées plus haut. On peut illustrer ceci en
disant que les motifs caractéristiques des groupes
sanguins A, B et O sont communs aux glycoprotéines et aux glycolipides de la surface des globules rouges chez l’Homme.
3.3.4. D IVERSITÉ DES RÔLES
DE LA GLYCOSYLATION DES PROTÉINES
La diversité et l’ampleur des phénomènes de
glycosylation des protéines conduisent à s’interroger sur ses fonctions biologiques. Un rôle de
protection peut tout d’abord être évoqué ; les
oligosaccharides courts de type N ou O ne sont
pas flexibles et comme ils font saillie à la surface
des protéines, ils permettent sans doute de diminuer l’accessibilité à d’autres macromolécules qui
pourraient leur être «nuisibles», telles que des
protéases. Ceci est sans doute vrai pour les protéines sécrétées dans la lumière ou à la surface de
l’épithélium de l’intestin des Vertébrés, qui constitue un milieu très agressif (présence des sucs
digestifs), et pour les protéines lysosomales (voir
chapitre 7). Les glycoprotéines sont rendues très
hydrosolubles par la présence des nombreux groupements polaires neutres ou chargés qu’elles portent à leur surface ; elles peuvent ainsi, comme c’est
le cas pour les protéines des matrices extracellulaires, former des gels hydratés plus ou moins
lâches assurant une grande diversité de fonctions
(voir chapitre 14). De même, la lutte contre la
déshydratation, chez certains organismes, est assurée par des mucoprotéines fortement glycosylées
et retenant de grandes quantités d’eau (mucus des
Amphibiens, des Mollusques terrestres…).
De manière plus subtile, nous verrons plus tard
que la reconnaissance entre cellules et l’adhérence
intercellulaire au sein des tissus sont conditionnées par des glycoprotéines membranaires de surface : molécules de type cadhérines, CAM… ; les
jonctions intercellulaires spécialisées contiennent
également des molécules de ce type (voir chapitre 14). L’intervention de motifs oligosaccharidiques dans le tri intracellulaire des protéines sera
discutée plus tard avec l’exemple des protéines
lysosomales. Tous les mécanismes de reconnaissance du soi, de marquage des cellules chez les
organismes supérieurs (groupes sanguins, phénomènes d’histocompatibilité…), mettent aussi en
jeu des glycoprotéines et des glycolipides de surface. Enfin, des données récentes suggèrent que la
glycosylation soit impliquée dans la structuration
même des protéines.
3.4. Clivages protéolytiques
3.4.1. E XEMPLES ET MÉCANISMES EN JEU
Outre la suppression de la séquence-signal Nterminale des protéines de sécrétion et de certaines
protéines membranaires, qui a lieu dans le RR
alors que la protéine est encore naissante, d’autres
événements de clivage (post-traductionnels) peuvent avoir lieu dans l’appareil de Golgi. Ces clivages tardifs commencent dans les saccules trans
du dictyosome et se poursuivent en général dans
les vésicules de sécrétion. Les protéines
suivantes sont ainsi l’objet de clivages internes :
albumine, insuline, glucagon, hormone parathyroïdienne… ; ce phénomène n’est cependant pas
universel et on connaît de nombreuses protéines
sécrétées non modifiées au cours de leur trajet :
hormone de croissance, lyzozyme, ovomucoïde…
Les précurseurs synthétisés dans le RR sont
inactifs ; ils doivent absolument subir ces clivages
pour acquérir leur activité. Les enzymes assurant
les coupures sont des protéases membranaires,
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
contient en fait de nombreux transporteurs spécifiques fonctionnant comme des antiports : ils
échangent un nucléotide-sucre extérieur contre le
nucléotide seul correspondant, obtenu après la
réaction de glycosylation (celui-ci est ainsi réexporté et recyclé). Toutes les glycosyl-transférases,
qui accrochent les sucres les uns après les autres et
allongent les chaînes, sont des protéines membranaires intrinsèques dont le site actif est tourné vers
la lumière du saccule ; parmi celles-ci, la galactosyl-transférase constitue un excellent marqueur
des microsomes golgiens. L’addition d’acide sialique, qui marque en général la fin des chaînes saccharidiques, a lieu dans le réseau transgolgien.
L’ordre exact des monomères est imposé par la
séquence des réctions d’accrochage, elle-même
déterminée par la spécificité des nombreuses
transférases mises en jeu : celles-ci ne reconnaissent en effet comme substrats que certains motifs
devant subir la polymérisation et certains sucres
activés précis. La séquence d’élongation est ordonnée car le produit d’une réaction devient le substrat unique de la suivante, et ainsi de suite. Il faut
enfin signaler que des résidus glucidiques peuvent
aussi être accrochés aux lipides membranaires, les
enzymes mises en jeu étant souvent les mêmes que
celles signalées plus haut. On peut illustrer ceci en
disant que les motifs caractéristiques des groupes
sanguins A, B et O sont communs aux glycoprotéines et aux glycolipides de la surface des globules rouges chez l’Homme.
3.3.4. D IVERSITÉ DES RÔLES
DE LA GLYCOSYLATION DES PROTÉINES
La diversité et l’ampleur des phénomènes de
glycosylation des protéines conduisent à s’interroger sur ses fonctions biologiques. Un rôle de
protection peut tout d’abord être évoqué ; les
oligosaccharides courts de type N ou O ne sont
pas flexibles et comme ils font saillie à la surface
des protéines, ils permettent sans doute de diminuer l’accessibilité à d’autres macromolécules qui
pourraient leur être «nuisibles», telles que des
protéases. Ceci est sans doute vrai pour les protéines sécrétées dans la lumière ou à la surface de
l’épithélium de l’intestin des Vertébrés, qui constitue un milieu très agressif (présence des sucs
digestifs), et pour les protéines lysosomales (voir
chapitre 7). Les glycoprotéines sont rendues très
hydrosolubles par la présence des nombreux groupements polaires neutres ou chargés qu’elles portent à leur surface ; elles peuvent ainsi, comme c’est
le cas pour les protéines des matrices extracellulaires, former des gels hydratés plus ou moins
lâches assurant une grande diversité de fonctions
(voir chapitre 14). De même, la lutte contre la
déshydratation, chez certains organismes, est assurée par des mucoprotéines fortement glycosylées
et retenant de grandes quantités d’eau (mucus des
Amphibiens, des Mollusques terrestres…).
De manière plus subtile, nous verrons plus tard
que la reconnaissance entre cellules et l’adhérence
intercellulaire au sein des tissus sont conditionnées par des glycoprotéines membranaires de surface : molécules de type cadhérines, CAM… ; les
jonctions intercellulaires spécialisées contiennent
également des molécules de ce type (voir chapitre 14). L’intervention de motifs oligosaccharidiques dans le tri intracellulaire des protéines sera
discutée plus tard avec l’exemple des protéines
lysosomales. Tous les mécanismes de reconnaissance du soi, de marquage des cellules chez les
organismes supérieurs (groupes sanguins, phénomènes d’histocompatibilité…), mettent aussi en
jeu des glycoprotéines et des glycolipides de surface. Enfin, des données récentes suggèrent que la
glycosylation soit impliquée dans la structuration
même des protéines.
3.4. Clivages protéolytiques
3.4.1. E XEMPLES ET MÉCANISMES EN JEU
Outre la suppression de la séquence-signal Nterminale des protéines de sécrétion et de certaines
protéines membranaires, qui a lieu dans le RR
alors que la protéine est encore naissante, d’autres
événements de clivage (post-traductionnels) peuvent avoir lieu dans l’appareil de Golgi. Ces clivages tardifs commencent dans les saccules trans
du dictyosome et se poursuivent en général dans
les vésicules de sécrétion. Les protéines
suivantes sont ainsi l’objet de clivages internes :
albumine, insuline, glucagon, hormone parathyroïdienne… ; ce phénomène n’est cependant pas
universel et on connaît de nombreuses protéines
sécrétées non modifiées au cours de leur trajet :
hormone de croissance, lyzozyme, ovomucoïde…
Les précurseurs synthétisés dans le RR sont
inactifs ; ils doivent absolument subir ces clivages
pour acquérir leur activité. Les enzymes assurant
les coupures sont des protéases membranaires,