Les membranes cellulaires jouent un rôle essentiel en servant d’unités de confinement et en séparant l’espace cellulaire interne de l’environnement extracellulaire. Les protéines avec des unités fonctionnelles distinctes jouent un rôle clé dans la facilitation des interactions protéine-membrane. Par exemple, les protéines du domaine « Bin-Amphiphysin-Rvs » (« BAR ») sont impliquées dans la régulation de la courbure de la membrane cellulaire. Cette flexion physique des membranes cellulaires aide les cellules à effectuer divers processus biologiquement importants tels que l’endocytose et la motilité cellulaire. Bien que les protéines BAR entraînent la courbure de la membrane en s’assemblant en unités oligomères hautement ordonnées, le mécanisme sous-jacent régulant ce phénomène reste largement inconnu.
Maintenant, une étude menée par des chercheurs japonais a révélé le mécanisme qui entraîne l’assemblage oligomérique d’une protéine contenant un domaine BAR sur les surfaces membranaires. L’étude, publiée dans la revue Avancées scientifiquesétait dirigée par Shiro Suetsugu, Wan Nurul Izzati Wan Mohamad Noor et Nhung Thi Hong Nguyen de l’Institut des sciences et technologies de Nara (NAIST).
Parlant de l’étude, Suetsugu dit, « Le nombre relativement faible de domaines BAR oligomères sur les tubules à membrane étroite rend difficile l’analyse de leur assemblage. Nous avons donc utilisé la surveillance du transfert d’énergie par résonance de fluorescence pour analyser l’assemblage oligomérique de la protéine GAS7 contenant du F-BAR, car le GAS7 oligomérique s’assemble en plus grand que les autres. »
Pour élucider le mécanisme impliqué dans l’assemblage de GAS7 sur les surfaces membranaires, les chercheurs ont utilisé une technique appelée transfert d’énergie par résonance de fluorescence (FRET). Dans cette méthode, les chercheurs ont marqué les unités GAS7b avec des étiquettes protéiques fluorescentes pour surveiller l’ampleur et le moment de l’assemblage de GAS7. L’observation de l’émission de fluorescence a indiqué que l’assemblage de GAS7 sur les surfaces des membranes lipidiques était un processus rapide et commençait en quelques secondes. Ce processus a été renforcé par la présence de plusieurs protéines, dont la protéine du syndrome de Wiskott-Aldrich (WASP)/N-WASP, WISH, Nck, la petite GTPase activée Cdc42 et un récepteur phagocytaire ancré à la membrane.
L’assemblage de GAS7 sur la membrane a également été examiné au microscope, à l’aide de vésicules membranaires géantes. La protéine doit se lier à la membrane uniformément si elle ne s’oligomérise pas mais GAS7 s’accumule clairement au niveau de la membrane, démontrant l’assemblage oligomérique par la présence de ces protéines (Figure).
L’équipe a ensuite examiné le rôle de WASP dans l’assemblage de GAS7. WASP subit des mutations chez les patients atteints du syndrome de Wiskott-Aldrich, qui est associé à divers troubles immunologiques. À cet égard, les chercheurs ont vu que l’assemblage GAS7 régulé était aboli par les mutations WASP à la fois in vitro ainsi que pendant la phagocytose (l’engloutissement de grosses particules médié par la membrane cellulaire). Ce dernier, selon les chercheurs, était frappant, car GAS7 est connu pour être impliqué dans la phagocytose. Par conséquent, les analyses ont fourni une explication de la phagocytose défectueuse observée dans les macrophages de patients atteints du syndrome de Wiskott-Aldrich.
En conclusion, WASP, Cdc42 et les autres protéines qui se lient couramment aux protéines de la superfamille du domaine BAR favorisent l’assemblage de GAS7 sur les membranes lipidiques. De plus, l’assemblage du domaine BAR sur les surfaces membranaires sert d' »échafaudage » ou de plate-forme pour la liaison d’autres protéines, ce qui facilite davantage la signalisation protéique sous la surface. Résumant les résultats, Suetsugu conclut, « Étant donné que la protéine WASP se lie généralement à la superfamille de protéines BAR, le mécanisme d’assemblage observé ici est susceptible de fonctionner également pour d’autres protéines BAR. Nous pensons que notre étude fournit des informations révolutionnaires pour les études sur la formation de la forme cellulaire et les études sur les condensats de protéines. »
