Les chercheurs de Janelia ont découvert une nouvelle façon dont deux des structures à l'intérieur des cellules, le réticulum endoplasmique (RE) et les lysosomes, coordonnent la production de protéines, soulignant à quel point les interactions entre organites sont importantes pour réguler les processus cellulaires.
À l’intérieur de chaque cellule eucaryote se trouve un réseau vaste et dynamique connu sous le nom d’ER. S'étendant à travers le cytoplasme, ce continuum complexe de tubules, de jonctions et de feuillets citernes n'est pas un échafaudage passif mais un centre d'activité biosynthétique. Les surfaces du RE vibrent avec des structures moléculaires de ribosomes qui traduisent les ARNm codant pour les protéines sécrétoires et membranaires, qui représentent ensemble près d'un tiers du protéome humain.
Contrairement aux ARNm du cytoplasme de la cellule, ces ARNm du sécrétome doivent coordonner la traduction, la translocation et le repliement en temps réel. Dès que l’élongation faiblit ou qu’un mauvais repliement commence, la cellule réagit rapidement, activant les voies de stress qui remodèlent la traduction.
Cette complexité a amené les scientifiques à se demander si l’architecture du RE pourrait être adaptée pour permettre une telle précision.
Aujourd’hui, les chercheurs de Janelia dirigés par Heejun Choi, chercheur au laboratoire Lippincott-Schwartz, ont mis cette idée en lumière.
En traçant les ARNm du sécrétome individuel dans des cellules vivantes à l’aide de l’imagerie d’une seule molécule, les chercheurs ont découvert que la traduction était loin d’être aléatoire. Au lieu de cela, cela s'est produit dans certains sous-domaines ER. Ceux-ci ont été marqués par la protéine Lunapark, qui stabilise les jonctions ER où les tubules se rencontrent, et dans les territoires adjacents aux lysosomes, organites cellulaires qui stockent et libèrent les acides aminés qui composent les protéines.
La nouvelle recherche a révélé que lorsque Lunapark était épuisé, ces points chauds de traduction disparaissaient, les ribosomes se dispersaient et la synthèse des protéines diminuait. De manière frappante, ils ont découvert que la traduction était restaurée par l'ISRIB, qui inhibe l'arrêt traductionnel induit par le stress via la voie eIF2, ce qui laisse entendre que l'influence de Lunapark opère via un mécanisme sensible au stress.
La contribution des lysosomes était encore plus inattendue. Pendant la privation d'acides aminés, l'activité de traduction à proximité des lysosomes s'est intensifiée, comme si les signaux lysosomals amplifiaient localement la synthèse des protéines. La neutralisation de l'acidité lysosomale a supprimé cette poussée, révélant que l'organite a une influence régulatrice sur la traduction du RE à proximité.
Ensemble, ces observations révèlent un nouveau partenariat finement réglé entre le RE et les lysosomes, reliant la détection des nutriments et la signalisation du stress directement aux sites de biogenèse des protéines. Dans cette perspective, la mise en forme des jonctions ER par Lunapark et la signalisation métabolique des lysosomes s'entrelacent pour chorégraphier le moment et l'endroit où les protéines sécrétoires et membranaires sont fabriquées.
