Sur la base de schémas génétiques, les acides aminés individuels sont assemblés en longues chaînes d’acides aminés, les protéines, dans les usines à protéines de nos cellules, les ribosomes. Chaque protéine nouvellement formée commence par l’acide aminé méthionine.
Cet acide aminé est souvent à nouveau séparé lors de la synthèse des protéines, dès que la chaîne d’acides aminés en croissance quitte l’usine à protéines par le « tunnel ribosomal ». Dans ces cas, l’excision de la méthionine est essentielle pour assurer la fonction ultérieure des protéines correspondantes dans la cellule.
Les enzymes responsables de ce clivage sont déjà connues. Selon leur fonction, elles sont appelées méthionine aminopeptidases (METAP). Jusqu’à présent, on ne savait pas comment les METAP entrent en contact avec les usines à protéines et, juste au bon endroit et au bon moment, provoquent l’excision de la méthionine à partir de protéines spécifiques. Les biologistes Elke Deuerling, Martin Gamerdinger et leur équipe de l’Université de Constance (Allemagne), ainsi que Nenad Ban et ses collègues de l’ETH Zurich (Suisse), ont maintenant fait la lumière sur le sujet. Les résultats publiés dans Science montrent : l’accès des METAP aux usines à protéines est contrôlé par un « gardien ribosomique » appelé NAC (abréviation de « naissant polypeptide-associated complex »).
Fonction plus étendue que précédemment connue
L’année dernière seulement (2022), l’équipe dirigée par Deuerling et Gamerdinger a pu élucider que le NAC remplit une fonction de tri importante au niveau du tunnel ribosomal : « Nous avons pu montrer que le NAC se trouve devant la sortie du tunnel comme un gardien. Là il contrôle le transport des protéines vers le réticulum endoplasmique (RE) – le réseau membranaire à l’intérieur de la cellule – en associant spécifiquement la protéine et la molécule de transport (SRP), » Deuerling résume les résultats de l’étude précédente. Dans leur nouvelle étude, les chercheurs montrent maintenant que la fonction de tri du gardien est plus étendue et même plus importante que ce que l’on savait auparavant, et que la NAC assure également l’excision correcte de la méthionine des protéines naissantes.
Dans les protéines transportées vers le RE, le premier acide aminé méthionine fait partie d’un signal de transport.
L’excision de la méthionine dans ces protéines détruirait le signal et empêcherait ainsi son transport dans le réseau membranaire de la cellule, ce qui conduirait inévitablement à la mort cellulaire.. »
Martin Gamerdinger, Université de Constance
La manière dont ces signaux de transport sont empêchés d’être détruits par les METAP était un casse-tête scientifique majeur que les scientifiques de Constance et de Zurich ont maintenant résolu : le gardien NAC forme un complexe avec METAP1 et le ribosome à la sortie du tunnel ribosomique. Ce n’est qu’au sein de ce complexe que l’enzyme peut provoquer l’excision de la méthionine des protéines nouvellement formées.
Cela change dès qu’une protéine avec un signal de transport quitte le tunnel ribosomique. Les interactions entre la séquence signal de la protéine et la NAC amènent alors le gatekeeper à changer sa propre position au niveau du tunnel ribosomique. En conséquence, METAP1 perd sa liaison au NAC et donc sa capacité à cliver la méthionine. Avec le changement de position du gatekeeper, une nouvelle interface de liaison devient accessible pour la molécule de transport SRP. « Ce mécanisme signifie que les protéines dépourvues de séquences signal peuvent être spécifiquement modifiées par l’excision de la méthionine. Celles, en revanche, qui sont transportées vers le réticulum endoplasmique, ne sont pas affectées par METAP1 », explique Gamerdinger.
Le Gatekeeper en tant que médiateur polyvalent ?
Les chercheurs émettent l’hypothèse que la NAC pourrait avoir d’autres fonctions de médiation similaires au niveau du tunnel ribosomal, assumant ainsi le rôle d’un centre de contrôle moléculaire général. « Il existe un grand nombre d’enzymes et de molécules de transport qui, comme METAP1 et SRP, interagissent déjà avec les protéines naissantes lors de la synthèse des protéines. Des études futures devront donc montrer si la NAC joue également un rôle dans la régulation d’autres processus vitaux pour la fonctionnement de nos cellules », explique Deuerling.
