Peut-on favoriser un vieillissement sain de nos cellules ?
La protéine "pompier" appelle à la dégradation des protéines défectueuses
Tous les processus biologiques dans nos cellules sont constamment surveillés pour éviter l'accumulation de protéines défectueuses. Dans le pire des cas, ces "amas de protéines" peuvent déclencher des maladies. La synthèse de nouvelles protéines est particulièrement sujette aux erreurs. Les protéines erronées doivent ensuite être éliminées par nos cellules. Jusqu'à présent, le fonctionnement exact de ce processus n'était pas clair. Des chercheurs dirigés par F.-Ulrich Hartl au MPIB ont découvert un nouveau mécanisme capable de déclencher la dégradation ciblée des protéines défectueuses. La protéine "GCN1" joue un rôle crucial dans ce processus. Les résultats ont été publiés dans la revue Cell.
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Les ribosomes sont des machines moléculaires qui produisent toutes les protéines dans nos cellules. Le code génétique d'un organisme est transcrit dans ce que l'on appelle l'ARN messager, ou ARNm en abrégé. Les ribosomes lisent ces plans pour les traduire en une grande variété de protéines. Ils assemblent soigneusement les acides aminés, jusqu'à ce qu'une longue chaîne soit formée, puis repliée en une protéine fonctionnelle. Toutefois, des erreurs peuvent survenir au cours de ce processus, car rien n'est exempt d'erreurs dans la vie. Par exemple, les ribosomes peuvent dépasser le signal STOP du plan et assembler plus d'acides aminés que nécessaire. Ces protéines erronées peuvent être non fonctionnelles ou, pire encore, s'accumuler pour former des amas de protéines, une caractéristique de diverses maladies neurodégénératives, telles que la maladie d'Alzheimer ou la maladie de Parkinson.
Des études antérieures ont découvert que les cellules ont la capacité remarquable de reconnaître ces protéines défectueuses et de les éliminer. Cependant, le mécanisme exact reste inconnu. Pour décrypter la voie d'élimination sous-jacente, les chercheurs ont utilisé le ver C. elegans, un organisme modèle, ainsi que des cellules humaines.
La protéine "pompier" appelle à la dégradation
En examinant de plus près la manière dont les protéines défectueuses sont éliminées, les scientifiques ont découvert de manière inattendue que l'ARNm lui-même est également dégradé. Ils soupçonnaient que l'ARNm problématique était déjà reconnu par le ribosome lors de la traduction. Dans ce contexte, les chercheurs ont trouvé un complexe déjà connu pour son rôle dans la dégradation des ARNm. En outre, ils ont découvert que la protéine GCN1 joue un rôle important dans le déclenchement de ce processus. Comme plusieurs voitures sur une route, plusieurs ribosomes traversent un ARNm en même temps pour traduire le plan en protéines. Parfois, les ribosomes, comme deux voitures qui se suivent, peuvent entrer en collision si la première voiture freine inopinément, par exemple parce qu'un chat saute sur la route. La protéine GCN1 agit alors comme un pompier qui se trouve sur les lieux de l'accident en tant que premier intervenant. Elle stabilise et sécurise le site de l'accident pour ensuite appeler le service de remorquage et le service de nettoyage de la route, qui enlèvent les véhicules accidentés et renouvellent également le revêtement de la route si nécessaire. Dans nos cellules, les complexes appelés par la protéine du pompier décomposent l'ARNm problématique. Mais comment la protéine reconnaît-elle exactement qu'un accident s'est produit et qu'un service de remorquage et de nettoyage des routes est nécessaire ?
"Profilage de la protéine de pompier
Une technique appelée "profilage sélectif des ribosomes" (SeRP), qui permet de déterminer l'emplacement exact des ribosomes sur les ARNm, a permis d'obtenir des informations cruciales. Les chercheurs ont cherché à savoir où se trouvaient tous les ribosomes liés à une protéine de pompier, qu'ils soient encore en train de conduire ou déjà impliqués dans une collision. Ils ont découvert que la protéine de pompier intervient lorsqu'un ribosome a produit une chaîne d'acides aminés trop longue et qu'il a dépassé son signal STOP réel au cours du processus. Étant donné que, dans cette situation, le nombre de collisions entre deux ribosomes augmente, la protéine de pompier demande alors le nettoyage de l'accident.
En outre, les scientifiques ont découvert que la protéine GCN1 n'est pas seulement impliquée dans la surveillance des signaux STOP dépassés. En particulier, GCN1 était enrichie sur les ribosomes qui traduisent les protéines membranaires et les ARNm codant pour les collagènes. Une analyse plus approfondie a révélé qu'une caractéristique commune, qui fait de ces trois classes des cibles pour les pompiers, est ce que l'on appelle les "codons non optimaux", une séquence de nucléotides sur le génome qui fonctionne comme une limite de vitesse sur la route. En outre, ils ont découvert que la stabilisation de l'accident du ribosome par la protéine pompier GCN1 appelle également des chaperons moléculaires sur les lieux de l'accident. Les chaperons sont une classe de protéines qui aident d'autres protéines à se replier correctement.
La protéine de pompier favorise le vieillissement sain de nos cellules
Le vieillissement est un facteur de risque pour diverses maladies. Les protéines défectueuses deviennent plus fréquentes avec l'âge et constituent une menace pour la santé d'un organisme. Il a été démontré qu'un dysfonctionnement de la protéine de pompier peut réduire l'espérance de vie de l'organisme modèle C. elegans. En fait, ce dysfonctionnement entraîne l'accumulation de protéines et leur regroupement chez les vers âgés, ce qui peut favoriser les maladies neurodégénératives. Lors des expériences menées sur des lignées cellulaires humaines, les chercheurs ont pu montrer que des déficiences dans la gestion de l'équilibre protéique se produisaient également dans ce cas. Grâce aux résultats de l'étude, les scientifiques espèrent trouver à l'avenir des moyens de réduire l'accumulation de protéines défectueuses liée à l'âge afin de prévenir les maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer ou la maladie de Parkinson.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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