Les granules de stress sont des centres protéiques ressemblant à des gouttelettes qui protègent temporairement l’ARN fragile des stress cellulaires tels que les toxines. Le VCP est une protéine essentielle pour briser les granules de stress et a été associée aux maladies neurodégénératives. Cependant, VCP a un partenaire protéique, ASPL, dont le rôle n'était pas clair jusqu'à présent. Les scientifiques de l'hôpital de recherche pour enfants St. Jude ont découvert que l'ASPL régule le désassemblage des granules de stress en facilitant la phosphorylation du VCP. Ils ont également découvert que l'ASPL facilite l'assemblage des granules de stress indépendamment du VCP en stabilisant les interactions entre les protéines centrales des granules de stress. Les résultats, publiés aujourd'hui dans Avancées scientifiquesfournissent des informations clés sur le lien entre les granules de stress et les maladies neurodégénératives.
Les granules de stress sont soigneusement régulés, se formant uniquement lors de stress, tels que la chaleur ou une infection, et se désassemblant une fois le stress résolu. Les mutations de protéines telles que VCP peuvent faire dérailler ce cycle, conduisant à une accumulation anormale de protéines, provoquant une maladie appelée protéinopathie multisystémique.
« Des mutations VCP sont trouvées chez des patients atteints de protéinopathie multisystémique, qui comprend la sclérose latérale amyotrophique, la démence frontotemporale et la maladie osseuse de Paget », a déclaré l'auteur correspondant Mondira Kundu, MD, PhD, Département de biologie cellulaire et moléculaire de St. Jude. « Bien que le VCP ait de multiples fonctions, sa capacité à désassembler les assemblages ARN-protéines, tels que les granules de stress, est altérée par des mutations pathogènes. »
ASPL, VCP et ULK travaillent ensemble pour briser les granules de stress
Après avoir découvert que VCP et ASPL interagissent avec ULK, une autre protéine impliquée dans la régulation du désassemblage des granules de stress, Kundu et son équipe ont décidé d'approfondir cette relation. « ULK régule la dynamique des granules de stress, nous nous sommes donc demandé si ASPL était également impliqué par son interaction avec ULK ou VCP », a déclaré Kundu.
L'équipe a découvert que l'ASPL était nécessaire pour que l'ULK puisse remplir sa fonction, à savoir la phosphorylation du VCP (ajout d'un groupe phosphate). La phosphorylation déclenche le VCP pour éliminer la protéine clé des granules de stress G3BP des granules de stress, provoquant leur rupture. Sans phosphorylation du VCP, les granules de stress persistent.
Ces résultats sont cohérents avec ce qui se produit lors d’une protéinopathie multisystémique.
Certains mutants VCP pathogènes n'interagissent pas aussi bien avec ASPL et ULK et présentent également des défauts de désassemblage des granules de stress. La restauration de la phosphorylation du VCP rétablit le désassemblage, ce qui suggère que ces mutants diminuent la liaison du VCP à l'ASPL et la phosphorylation ultérieure par l'ULK. »
Mondira Kundu, Département de biologie cellulaire et moléculaire, Hôpital de recherche pour enfants St. Jude
ASPL se lance en solo pour aider à assembler les granules de stress
De manière surprenante, les chercheurs ont également observé que la surexpression de l’ASPL augmentait fortement la formation de granules de stress. La suppression de l'ASPL a entraîné des granules de stress plus petits et à formation plus lente. Cela suggère que l'ASPL joue un rôle dans l'assemblage des granules de stress. Mais cette fonction de l’ASPL n’impliquait pas le VCP, c’est pourquoi les chercheurs ont cherché à comprendre comment l’ASPL pouvait favoriser la formation de granules de stress à lui seul, indépendamment du VCP.
« Nous avons créé des lignées cellulaires qui expriment une version d'ASPL qui ne peut pas lier le VCP et avons constaté que ces cellules n'avaient aucun problème avec l'assemblage des granules mais faisaient un mauvais travail avec le désassemblage », a déclaré Kundu. « Cela nous a montré que l'ASPL favorisait l'assemblage des granules de contrainte et que l'interaction de l'ASPL avec le VCP était importante pour un démontage efficace. »
Les chercheurs ont découvert que ce mécanisme était lié au G3BP. « La suppression de l'ASPL a réduit les interactions entre les composants des granules de contrainte, réduisant ainsi la probabilité de formation de granules de contrainte », a expliqué Kundu. « Les expériences de récupération de fluorescence suggèrent que l'ASPL modifie les interactions du G3BP avec d'autres protéines, rendant le réseau moins stable sans ASPL. »
Ces résultats ajoutent des nuances à la compréhension des scientifiques de la régulation des granules de stress, en développant les freins et contrepoids qui régissent le processus et en mettant en évidence les voies potentielles vers la maladie. « Une question clé est de savoir si la perturbation de l'interaction ASPL-VCP, en particulier via l'ASPL, peut imiter une protéinopathie multisystémique », a déclaré Kundu. « C'est le plus grand chaînon manquant actuellement, et c'est un chaînon que nous explorons. »
