Élimination des déchets cellulaires : les scientifiques décrivent le rôle d'une enzyme dans l'élimination de ces déchets
Si les déchets d'ADN ou d'ARN restent dans les cellules, ils peuvent entraîner des maladies telles que la maladie d'Alzheimer et des affections auto-immunes
Si nous ne sortons pas les poubelles régulièrement, notre maison devient désagréable et même dangereuse pour notre santé. Il en va de même pour nos cellules : Si les protéines excédentaires et les brins de matériel génétique ne sont pas éliminés, la cellule et, en fin de compte, l'organisme tout entier peuvent tomber malades. Par exemple, les scientifiques soupçonnent qu'il existe un lien entre la maladie d'Alzheimer et les mutations qui provoquent des défauts dans l'élimination des déchets cellulaires. De plus, des tests effectués sur des souris ont montré que la suppression de la dégradation de l'ADN et de l'ARN peut déclencher de graves maladies auto-immunes.
Mais les preuves concrètes manquent : "De nombreuses recherches montrent comment l'information génétique sous forme d'ADN et d'ARN est produite chez l'homme. Mais on sait moins bien comment les déchets d'ADN et d'ARN sont éliminés", explique le professeur Oliver Daumke, chef de laboratoire au Centre Max Delbrück. Pour y remédier, il s'est associé à des chercheurs de l'université de Kiel pour étudier plus en détail l'élimination des déchets dans les cellules. Leur travail s'est concentré sur une enzyme appelée PLD3, qui est responsable de l'élimination des déchets. Les chercheurs ont commencé par déterminer sa structure à l'aide d'une analyse de structure cristalline. Ils ont pu identifier des segments spécifiques qui jouent un rôle clé dans la décomposition de l'ARN et de l'ADN. "Cela nous a permis de mieux comprendre comment les déchets sont décomposés et quels sont les effets morbides des mutations de la protéine PLD3", explique le professeur Daumke.
Les mutations du gène PLD3 augmentent le risque d'Alzheimer
La protéine PLD3 appartient à une famille d'enzymes qui décomposent normalement les graisses cellulaires dans des organites cellulaires humains appelés lysosomes. Chez l'homme, la PLD3 est produite par un gène du même nom. "Nous étudions le gène PLD3 depuis un certain temps déjà, car il est apparu clairement il y a quelques années que des mutations dans ce gène pouvaient être impliquées dans le développement de la maladie d'Alzheimer", explique le professeur Markus Damme de l'université de Kiel. "Nos travaux, ainsi que ceux d'autres chercheurs, ont montré que la PLD3 décompose en fait l'ADN et l'ARN au lieu des graisses.
"Mais on ne savait pas exactement comment cela se produisait", explique Cedric Cappel, chercheur au sein du groupe de Damme et co-auteur principal de l'article. "Nous avons donc décidé d'examiner de plus près la structure de la protéine, dans l'espoir d'apprendre quelque chose sur son lien avec la maladie d'Alzheimer. Cappel a fabriqué une partie de la protéine et l'a envoyée au Dr Yvette Roske, biologiste structurelle dans le laboratoire de Daumke et autre co-auteur principal de l'article. Elle a réussi à produire de minuscules cristaux de PLD3. L'exposition des cristaux aux rayons X produit un schéma de diffraction qui permet de reconstruire la structure de la protéine. Roske a ensuite pu représenter la structure cristalline avec et sans ARN lié, et l'analyser. "Nous avons découvert que deux de ces protéines se combinent pour former ce que l'on appelle un dimère. Nous n'avons pas vu cela se produire avec d'autres enzymes de cette famille", explique Roske. Mais pourquoi les protéines agissent-elles ainsi ? "Cela pourrait être dû au fait que la protéine n'est stable que par paire", explique M. Cappel. "Seule, elle serait probablement décomposée.
Grâce à leurs travaux, ces deux groupes de recherche ont apporté la première preuve structurelle de la dégradation de l'ADN et de l'ARN par la PLD3. "Nous pouvons maintenant comprendre grossièrement le mécanisme de la réaction", déclare Roske. Les chercheurs ont également découvert deux zones de la protéine qui pourraient être essentielles à son fonctionnement et vraisemblablement altérées chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer, ce qui constitue une première indication d'un mécanisme possible de la maladie.
"Nos recherches ont permis de dresser une carte de la protéine", déclare M. Cappel. Les futures études sur la PLD3 pourront utiliser cette carte pour répondre à des questions telles que les zones clés du fonctionnement de la PLD3 et ce qui se passe lorsque des changements sont apportés à ces zones. Les chercheurs espèrent que cela permettra de mieux comprendre le rôle que joue la protéine dans certaines maladies. Ces connaissances permettraient alors potentiellement de prendre des mesures correctives.
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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