CEA Direction des sciences du vivant - iRTSV : Lettre 04 d'octobre 2006

Lettre 04 d'octobre 2006



	Détermination de la structure d'une enzyme essentielle à la synthèse des acides aminés Des chercheurs du laboratoire de Physiologie Cellulaire Végétale, en collaboration avec le groupe Synchrotron de l'Institut de Biologie Structurale, viennent de déterminer la structure tridimensionnelle de l'aspartate kinase chez une plante modèle, Arabidopsis. Cette découverte constitue une étape importante dans l'étude d'une voie de biosynthèse aux larges applications agro-alimentaires. L'aspartate kinase est une enzyme intervenant dans la synthèse des acides aminés dits essentiels, que notre organisme n'est pas capable de synthétiser, et que nous devons trouver dans notre alimentation. Chez les plantes et les micro-organismes, l'aspartate kinase catalyse la première étape de la voie de synthèse d’une famille de quatre acides aminés essentiels. Les chercheurs ont montré comment la fixation d'effecteurs allostériques (la lysine et la S-adénosylméthionine) conduit à des changements de conformations aboutissant à l'inhibition de l'enzyme. La connaissance de sa structure tridimensionnelle est donc essentielle pour comprendre et contrôler son fonctionnement. L'altération de l'aspartate kinase dans son contrôle des acides aminés terminaux permettrait d'augmenter la teneur en acides aminés essentiels et donc la valeur nutritionnelle des plantes destinées à l'alimentation animale. La connaissance des voies de biosynthèse des acides aminés devrait également permettre, à terme, de développer des herbicides, fongicides et bactéricides spécifiques, ciblant une étape donnée de cette biosynthèse. The Plant Cell, 18(7): 1681-1692 Contact : Renaud Dumas

	Détermination de la structure du transporteur ADP/ATP Le transporteur ADP/ATP de la membrane interne mitochondriale est une protéine qui joue un rôle central dans la bioénergétique cellulaire puisqu'il contrôle l’import d’adénosine diphosphate (ADP) dans la mitochondrie et l’export d’adénosine triphosphate (ATP), source d’énergie principale des cellules, vers le cytoplasme. Des chercheurs du Laboratoire des Protéines Membranaires (IBS, Grenoble) et du laboratoire Biochimie et Biophysique des Systèmes Intégrés ont cristallisé cette protéine en présence d’un inhibiteur, le carboxyatractyloside (CATR), qui est un poison mortel puisqu’il bloque cette fonction vitale de la cellule. La structure à 2,2 Å de résolution qu’ils ont obtenue leur permet d’aborder la compréhension des mécanismes de liaison de l’ADP et de l’ATP à la protéine et les effets toxiques du CATR. Cette structure nouvelle a par ailleurs un caractère de généralité, car elle constitue le prototype d'une famille qui comprend d'autres protéines membranaires essentielles au fonctionnement cellulaire, tel l'échangeur phosphate/ion hydroxyle. Les résultats laissent espérer de nouvelles avancées dans la compréhension de certaines myopathies. Annual Review of Biochemistry, 75: 713-741 Contact : Gérard Brandolin		Contrôle des l'expression des canaux calciques par le calcium. Ce travail réalisé au laboratoire Canaux Calciques, Fonctions et Pathologies, avait pour objectif de déterminer si le glutamate et le BDNF (Brain-Derived Neurotrophic Factor), deux molécules gouvernant (entre autres) la croissance et la migration des neurones, pouvaient affecter l'expression des canaux calciques sensibles au potentiel de membrane. Les expériences d'électrophysiologie (patch-clamp) réalisées ont mis en évidence qu'un influx de calcium via les canaux glutamatergiques de type NMDA* inhibe l'expression des canaux calciques alors qu'un influx de calcium via les canaux cationiques de type TRPC (Transient Receptor Potential Channels) réprime spécifiquement l'expression des canaux de type L et N. Ceci montre que la réponse cellulaire à un influx de calcium est conditionnée par l'origine de cet influx : des flux différents contrôlent des réponses distinctes. European Journal of Neuroscience, 24(3): 699-708 Contact : Alexandre Bouron * NMDA ou N-méthyl-D-aspartate est un agoniste utilisé pour discriminer les différents types de canaux glutamatergiques : AMPA, kaïnate et NMDA ; ces derniers formant des canaux calciques.

	Endocytose et signalisation développementale : Alix à la croisée des chemins. La réaction d'adaptation des cellules à un stress environnemental passe en partie par une modification de l'interface protéique avec le milieu. Le répertoire des protéines de la membrane plasmique est modifié suite à une reprogrammation génique de leur expresssion et/ou suite à leur internalisation et dégradation dans le lysosome. La protéine Alix intervient au niveau du corps multivésiculaire (MVB), en synergie avec la machinerie ESCRT dans le tri et l’empaquetage des protéines destinées à être dégradées dans des vésicules intraluminales du MVB. L’amibe sociale Dictyostelium discoideum engage, en situation de carence nutritive, un programme de différenciation et de morphogenèse qui conduit à la formation in fine d’une structure multicellulaire avec une tige composée de cellules mortes qui soutient une masse de spores résistantes au stress nutritif, dormantes et dans l’attente de conditions favorables pour regermer. Des chercheurs du laboratoire Biochimie et Biophysique des Systèmes Intégrés ont montré que l’invalidation d’Alix chez l’amibe conduit à un phénotype développemental fort, avec incapacité à poursuivre le developpement plus loin que le stade agrégation. Ce résultat démontre le rôle de la machinerie de tri Alix et ESCRT dans le développement de Dictyostelium, et suggère que certaines protéines membranaires sont normalement internalisées et dégradées lors du processus développemental. European Journal of Cell Biology, 85: 925-936 Contact : Laurence Aubry

	*Mort nécrotique chez Dictyostelium.* Le signal de stress consécutif à une carence nutritive induit un programme de différenciation multicellulaire et de développement chez l’amibe sociale Dictyostelium discoideum qui aboutit à la formation d’une fructification composée d’une tige soutenant des spores. Une équipe du laboratoire de Biochimie et Biophysique des Systèmes Intégrés en collaboration avec l’équipe de Pierre Golstein (CIML, Marseille), s'est intéressée aux mécanismes moléculaires d’aval qui conduisent à la mort programmée des cellules tiges et en particulier à la phase d’exécution de la mort. Les chercheurs ont montré qu’un mutant de Dictyostelium incapable d’autophagie meurt par un processus nécrotique consécutif à un découplage mitochondrial, une chute dramatique du niveau cellulaire d’ATP et la production d’espèces réactives de l’oxygène. Le morphogène DIF, impliqué dans les phases précoces de choix de type cellulaire, agit dans la phase tardive comme agent déclencheur de la mort. Ces résultats sont la première démonstration d’une mort nécrotique chez un protiste. Cell Death and Differentiation, 2007, 14(2): 266-274 Contact : Gérard Klein		Une enzyme fer-soufre pour la réparation de l'ADN. Pour réparer efficacement une altération photo-induite de l'ADN, un dimère de thymine particulier, des bactéries sporulentes comme Bacillus subtilis possèdent une enzyme spécifique, appelée spore photoproduct lyase (SPL). Les chercheurs du Laboratoire de Chimie Biologie et du DRFMC (LAN, Grenoble) ont isolé et caractérisé cette enzyme. Il s'agit d'une protéine fer-soufre dans lequel le centre [4Fe-4S] fixe la S-adénosylméthionine pour lui transférer un électron et la cliver en méthionine et radical 5'-déoxyadénosyle qui initie la réaction de réparation en arrachant un atome d'hydrogène d'une des thymines. Ce travail décrit la préparation du dimère sous la forme de dinucléoside monophosphate qui est reconnu par l'enzyme et qui peut donc être réparé, et un test enzymatique simple. Le fait que le dimère puisse être réparé sans être inclus dans un oligonucleotide suggère un mécanisme impliquant une distortion du double brin pour une reconnaissance spécifique de la lésion. Grâce à ce substrat, et pour la première fois, une étude cinétique détaillée de l'enzyme a pu être possible. Journal of Biological Chemistry, 2006, 281: 26922-26931 Contact : Marc Fontecave

	*Structure cristallographique de la protéine PerR, senseur du peroxyde d'hydrogène chez Bacillus subtilis.* L'oxygène est à la fois indispensable et dangereux pour les êtres vivants qui l'utilisent, qu'ils soient d'origine eucaryote ou procaryote. La réduction incomplète d'O₂ en H₂O par les organismes qui respirent génère des espèces réactives de l'oxygène (ROS), telles que l'anion superoxyde, le radical hydroxyle et le peroxyde d'hydrogène. Ces espèces très nocives pour les cellules peuvent attaquer les membranes cellulaires, les protéines et les acides nucléiques. En conditions de stress oxydant (concentration anormalement élevée en ROS), les cellules mettent en place des systèmes de détoxication qui reposent essentiellement sur l'expression d'enzymes capables de dégrader les ROS. De façon générale, l'expression de ces enzymes est sous contrôle d'un régulateur. Chez Bacillus subtilis la protéine PerR, activée spécifiquement par H₂O₂, est le régulateur transcriptionnel des gènes impliqués dans la résistance au stress peroxydique. La littérature indique que la détection d'H₂O₂ se fait au niveau d'un site métallique de régulation ayant une forte affinité pour le Fe²⁺. L'oxydation de deux ligands histidine conduit alors à l'inactivation de la protéine et à la levée de répression. Des chercheurs du laboratoire Physicochimie des Métaux en Biologie du DRDC en collaboration avec le Groupe Synchrotron du laboratoire de Cristallographie et Cristallogenèse des Protéines de l'Institut de Biologie Structurale ont résolu la structure cristallographique de la protéine PerR (apo-PerR-Zn) à 1,7 Å de résolution. Cette structure montre que les 4 cystéines de la protéine sont impliquées dans la coordination d'un atome de zinc. Ce site à zinc, peu sensible à H₂O₂, joue un rôle essentiellement structural dans la stabilisation du dimère. Des essais de modélisation moléculaire basés sur la structure de la protéine apo-PerR-Zn ont également permis d'identifier un deuxième site métallique. Ce site potentiel de régulation qui fait intervenir 5 ligands (3 His et 2 Asp) est en parfait accord avec la littérature qui démontre par des données biochimiques l'importance de ces ligands dans l'activation de PerR. Molecular Microbiology, 61(5): 1211-1219 Contact : Jean-Marc Latour

	Les nouveaux amis de la protéine STOP : l'actine et le Golgi. Deux articles publiés par une équipe du laboratoire du Cytosquelette montrent la capacité des protéines STOP à lier l'actine et l'appareil de Golgi ce qui modifie considérablement les connaissances relatives aux propriétés biochimiques et de la localisation cellulaire des protéines STOP, initialement décrite comme associée aux microtubules. Journal of Biological Chemistry, 281(28):19561-19569 Journal of Biological Chemistry, 281*(38):28387-28396 Contact : Annie Andrieux		Un stabilisateur des microtubules, l'épothilone D a des propriétés anti-psychotropes. Une drogue de la famille du taxol (épothilone D), capable de stabiliser les microtubules neuronaux, est actuellement utilisée chez l'homme dans la chimiothérapie des tumeurs cérébrales. Une équipe du laboratoire du Cytosquelette à montré que des doses faibles, non antimitotiques, de cette drogue, améliorent la transmission synaptique et le comportement dans les souris déficientes en STOP. Biological Psychiatry*, 60(11): 1224-1230 Contacts : Annie Andrieux Didier Job
	* Les STOP (Stable Tubule Only Polypeptides) sont des protéines associées aux microtubules responsables de la stabilisation des microtubules neuronaux. Leur suppression chez la souris induit des déficiences synaptiques.



	Didier Grunwald (Laboratoire Transduction du Signal) est un des coordonnateurs du premier ouvrage en français faisant le point sur « La cytométrie en flux » aux éditions Lavoisier (Tec & Doc, 2006). La cytométrie en flux est aujourd'hui une technique incontournable de la recherche en biologie, qu'elle soit fondamentale ou clinique. Les multiples développements dont elle a été l'objet ont accru ses potentialités tout en augmentant sa complexité. Publications 2006 du DRDC



	Laboratoire d'Angiogenèse (Angio) Laboratoire Biologie, Informatique et Mathématiques (BIM) Laboratoire des Biopuces (Biopuces) Laboratoire de Biochimie et Biophysique des Systèmes Intégrés (BBSI) Laboratoire de Biophysique Moléculaire et Cellulaire (BMC) Laboratoire de Chimie Biologie (CB) Laboratoire Canaux Calciques, Fonctions et Pathologies (CCFP)		Laboratoire de Chimie des Protéines (CP) Laboratoire du Cytosquelette (CS) Laboratoire de Développement et Vieillissement de l'Endothélium (DVE) Laboratoire d'Immunochimie (ICH) Laboratoire de Physiologie Cellulaire Végétale (PCV) Laboratoire de Physico-chimie des Métaux en Biologie (PMB) Laboratoire de Transduction du Signal (TS)



	Les séminaires au DRDC Les faits marquants		Département Réponse et Dynamique Cellulaires CEA Grenoble 17 rue des Martyrs 38 054 Grenoble cedex 09 Responsable : Marc Fontecave Tel. : 04 38 78 45 01 Fax : 04 38 78 51 55

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