Déchiqueter pour planifier - le recyclage des protéines pour la défense immunitaire
"Si nous savons comment le protéasome génère des immunopeptides, nous pouvons prédire l'épissage des peptides. À l'avenir, ces prédictions pourraient, à leur tour, aider à développer de nouveaux vaccins contre le cancer ou les maladies infectieuses"
Le système de déchets des cellules vivantes, le protéasome, ne se contente pas de détruire les protéines inutilisées ou endommagées. Il aide également le système immunitaire à reconnaître les cellules infectées par un virus ou cancéreuses en produisant des fragments de protéines, appelés immunopeptides. Dans le cadre d'une collaboration internationale, des chercheurs dirigés par Juliane Liepe à l'Institut Max Planck (MPI) pour les sciences multidisciplinaires ont simulé en laboratoire la dégradation des protéines par le protéasome et ont identifié et quantifié les peptides ainsi produits. À l'avenir, l'ensemble des données obtenues pourrait aider à prédire les immunopeptides et à mettre au point de nouveaux vaccins contre les maladies infectieuses ou le cancer.
À l'aide de programmes informatiques innovants et d'expériences biochimiques, les chercheurs ont identifié et quantifié les fragments que le protéasome, le broyeur de déchets cellulaires, génère et réassemble lors du recyclage des protéines.
Hanna Rötschke, Max Planck Institute for Multidisciplinary Sciences
L'économie circulaire et le recyclage - des sujets brûlants dans le monde d'aujourd'hui. Les cellules vivantes ont déjà perfectionné ce qui, souvent, ne fonctionne pas sans heurts dans notre vie quotidienne : Le protéasome - l'usine de recyclage cellulaire - décompose les protéines devenues inutiles ou défectueuses. Les peptides qui en résultent peuvent alors être utilisés comme composants de nouvelles protéines ou être amenés à la surface de la cellule, où ils servent de "signaux" pour notre système immunitaire. Certaines cellules immunitaires vérifient si ces "signaux" peptidiques sont endogènes ou étrangers. "Elles reconnaissent les peptides inconnus et savent que quelque chose ne va pas : Il y a quelque chose qui ne va pas ! Les cellules de notre système immunitaire peuvent ainsi distinguer les cellules saines des cellules infectées ou cancéreuses", explique Juliane Liepe, chef du groupe de recherche au MPI pour les sciences multidisciplinaires. Le système immunitaire peut alors détruire les cellules infectées ou cancéreuses.
Le recyclage en point de mire
Le protéasome ne se contente pas de décomposer les protéines en peptides plus petits. Il peut également en réassembler plusieurs. Ce processus est appelé épissage peptidique. Un nombre considérable de peptides présentés au système immunitaire sont des variantes épissées.
Le groupe de recherche en biologie quantitative et systémique de Liepe s'intéresse particulièrement aux peptides épissés qui contribuent à la défense immunitaire et aux règles selon lesquelles le protéasome les génère. "Par exemple, si nous connaissons les peptides tumoraux épissés que les cellules cancéreuses présentent au système immunitaire, il sera peut-être possible de les utiliser à l'avenir pour des immunothérapies. Pour ce faire, nous devons savoir quels peptides spécifiques le protéasome produit et quelle est leur signification", explique le bioinformaticien.
Pour mieux comprendre le processus d'épissage des peptides, les chercheurs ont utilisé des expériences de laboratoire pour démontrer comment le protéasome dégrade des protéines entières et déterminer qualitativement et quantitativement les peptides produits. Pour ce projet d'envergure, l'équipe de recherche a collaboré étroitement avec des scientifiques du Francis Crick Institute et du King's College London (Royaume-Uni), de l'Université nationale de Singapour et des équipes dirigées par Stefan Becker, Ashwin Chari et Henning Urlaub au MPI. Ensemble, ils ont pu générer le plus grand ensemble de données connu sur les peptides produits à partir de protéines par le protéasome dans des conditions de laboratoire.
Outre les expériences biochimiques et les méthodes de spectrométrie de masse, les chercheurs ont utilisé des méthodes informatiques, en partie basées sur l'apprentissage automatique. "Nous avons notamment développé de nouveaux programmes informatiques pour identifier et quantifier les peptides épissés et non épissés", explique Liepe.
Pas du tout aléatoire
Grâce à leurs données, les scientifiques ont découvert certains des secrets du protéasome. Ni le découpage ni l'épissage des peptides ne sont le fruit du hasard. "Nous avons découvert que le protéasome préfère traiter certaines zones de protéines", explique Michele Mishto, chef du groupe de recherche de Londres. "Cela s'explique en partie par les préférences du protéasome pour des séquences spécifiques de composants protéiques", explique Wai Tuck Soh. "Nous avons également découvert des caractéristiques claires qui distinguent les peptides épissés des peptides non épissés", ajoute Hanna Rötschke, qui, avec Soh et John Cormican, est l'un des premiers auteurs des travaux publiés dans la revue Nature Communications.
"Si nous savons comment le protéasome génère des immunopeptides, nous pouvons prédire l'épissage des peptides. À l'avenir, ces prédictions pourraient, à leur tour, aider à développer de nouveaux vaccins contre le cancer ou les maladies infectieuses", révèle Liepe, chef du groupe de recherche Max Planck.
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.
Publication originale
Wai Tuck Soh, Hanna P. Roetschke, John A. Cormican, Bei Fang Teo, Nyet Cheng Chiam, Monika Raabe, Ralf Pflanz, Fabian Henneberg, Stefan Becker, Ashwin Chari, Haiyan Liu, Henning Urlaub, Juliane Liepe, Michele Mishto; "Protein degradation by human 20S proteasomes elucidates the interplay between peptide hydrolysis and splicing"; Nature Communications, Volume 15, 2024-2-7
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