Une équipe de chercheurs de l’Université du Massachusetts à Amherst a annoncé une nouvelle avancée majeure dans la compréhension de la façon dont notre information génétique se traduit finalement en protéines fonctionnelles, l’un des éléments constitutifs de la vie humaine. La recherche, récemment publiée dans le Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS), élucide comment les chaperons affichent une » promiscuité sélective » pour les protéines spécifiques – leurs » clients » – qu’ils servent. Cette propriété leur permet de jouer un rôle essentiel dans le maintien de cellules saines et constitue un pas en avant dans la compréhension des origines d’une multitude de maladies humaines, du cancer à la SLA.
Il y a quatre « lettres » dans le code ADN linéaire : A, C, G et T. Grâce aux processus complexes de transcription, suivis de la synthèse des protéines et enfin du repliement des protéines, ces quatre lettres bidimensionnelles se transforment en 20 lettres, recette tridimensionnelle pour les protéines. La plupart du temps, ce processus fonctionne parfaitement et nos cellules peuvent se construire et se reproduire en douceur. Mais quand quelque chose tourne mal, les résultats peuvent être catastrophiques. Heureusement, les cellules s’appuient sur un contrôle qualité rigoureux pour compenser les conséquences dévastatrices.
Le processus de repliement des protéines, au cours duquel une chaîne d’acides aminés prend sa forme finale de protéine, peut être particulièrement difficile. Les chercheurs savent depuis longtemps que des molécules spéciales appelées chaperons aident à guider la protéine dans sa forme finale et correcte. Ces « chaperons » peuvent déterminer quelles protéines risquent d’être déformées et peuvent ensuite apporter une aide supplémentaire à cette protéine. Mais comment exactement ils font leur travail a été mal compris: « Les chaperons font une sorte de magie », explique Alexandra Pozhidaeva, co-auteur principal de l’article qui a contribué à cette étude en tant qu’associée de recherche postdoctorale à UMass Amherst et est actuellement un stagiaire postdoctoral à UConn Health. « Ce que nous avons fait, c’est révéler la mécanique derrière le truc. »
L’astuce est que, bien qu’il y ait des dizaines de milliers de protéines différentes dans nos cellules, chacune avec une forme et une fonction différentes, il y a beaucoup moins de chaperons. « Comment se fait-il », demande Lila Gierasch, professeur émérite de biochimie et de biologie moléculaire à l’UMass Amherst et auteur principal de l’article, « que les mêmes chaperons peuvent aider de nombreuses protéines différentes ? » La réponse réside dans ce que les auteurs appellent la « promiscuité sélective » des chaperons.
L’équipe s’est appuyée sur les ressources internes de pointe de l’Institut des sciences appliquées de la vie d’UMass Amherst pour une nouvelle combinaison de cristallographie aux rayons X, qui donne un instantané incroyablement détaillé mais statique à haute résolution de l’interaction du chaperon avec son client protéique. , et la résonance magnétique nucléaire, qui peut capturer une image plus complète et plus dynamique de ce processus complexe. L’équipe a concentré ses efforts sur une famille de chaperons spécifique connue sous le nom de Hsp70. Les Hsp70, selon la co-auteure principale Rachel Jensen, étudiante de premier cycle à l’UMass à l’époque où elle a mené cette recherche et maintenant étudiante diplômée à Berkeley, sont parmi les chaperons les plus importants car « ils remplissent un large éventail de rôles critiques au sein de la cellule. et aide à exécuter de nombreuses fonctions cellulaires cruciales. »
Alors que les chercheurs précédents utilisaient des chaînes de protéines artificiellement raccourcies, l’équipe a utilisé des chaînes beaucoup plus longues pour étudier l’interaction de Hsp70 avec leurs clients. « Nous avons étudié un système beaucoup plus complexe », explique Eugenia Clerico, co-auteur principal et professeur de recherche en biochimie et biologie moléculaire à l’UMass. « Nous avons pu étudier en laboratoire quelque chose qui imite ce qui se passe dans notre corps. »
Ce qu’ils ont découvert, c’est que les Hsp70 sont à la fois de promiscuité ; elles peuvent servir de nombreuses protéines différentes ; mais aussi sélectives : la gamme de protéines avec lesquelles elles peuvent travailler est limitée. De plus, les Hsp70 « lisent » de manière ambidextre : elles peuvent identifier les chaînes protéiques à aider en lisant leurs séquences soit de gauche à droite, soit de droite à gauche.
Non seulement cette percée est une avancée dans notre compréhension de la façon dont les cellules restent en bonne santé, mais elle a des applications dans le monde réel. « Les Hsp70 », explique Gierasch, « sont impliqués dans tant de maladies pathologiques, du cancer à la maladie d’Alzheimer, et les hôtes Hsp70 sont exploités par des parasites et des virus. Comprendre comment les Hsp70 fonctionnent peut nous aider à développer des stratégies thérapeutiques contre ces terribles maladies. »
