Transcript COMPARTIMENTS DE LA CELLULE ET TRI DES PROTÉINES

COMPARTIMENTS DE LA
CELLULE ET TRI DES
PROTÉINES
COMPARTIMENTS DE LA
CELLULE ET TRI DES
PROTÉINES
IV - Peroxysomes
PEROXYSOMES
http://www.peroxisome.org/index.html
Peroxysomes
•
•
•
•
•
•
•
Une seule membrane
Pas d'ADN, pas de génome, pas de ribosomes
Importation des protéines à partir du cytosol
Toutes les protéines doivent être importées (comme le RE)
Présents chez tous les eucaryotes
Contiennent des enzymes oxydatifs : catalase, urate oxydase …
Définition biochimique (1960)
– une oxydase qui produit H2O2
– une catalase pour décomposer H2O2
• Utilisent de l'oxygène (vestige d’un ancien organite qui métabolise
l’oxygène)
• Rendus obsolètes par la mitochondrie
• Libèrent peu (pas) d'énergie
4
A – Morphologie
5
Morphologie des peroxysomes
• Sphérique
• 0,1  à 1  de diamètre
• Contenu granulaire, parfois
paracristallin
• Grand polymorphisme
– taille, nombre, composition
– en fonction de l'environnement
6
• Application des
techniques
cytochimiques
pour la
localisation des
activités
enzymatiques
des
peroxysomes
PO=peroxysome
•
•
•
•
•
•
Fahimia,HD19
99
a - Catalase
b - Catalase
cd - Urate oxydase
e - Urate oxydase
f - D-amino acid oxydase
gh- Peroxysomes avec
plaques marginales
7
• Application of
immunoelectron
microscopy for
detection of
peroxisomal protein
antigens
Fahimia,HD1999
8
Control mice
PEX 5-/- La catalase est en
dehors des PO
• Sections from the livers of PEX 5-/and control mice
Fahimia,HD1999
9
•
Fahimia,HD199
9
(a,b) Confocal micrographs of
HepG2 cells labeled with
antibodies to catalase
(rhodamine), and tubulin
(fluorescein)
a Spherical form of
peroxisomes
b Tubular form of peroxisomes
• (c–h) In situ
hybridization of rat liver
sections with
digoxigenin-labeled
cRNA probes
• c-f Albumine mRNA
• d-g Catalase
• e-h Acyl Co-A oxydase
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Flexibilité et dynamisme des
peroxysomes
• levures sur un milieu riche en sucre 
petits peroxysomes
• levures sur un milieu riche en méthanol 
gros peroxysomes (pour oxyder le
méthanol)
• levures sur des acides gras  gros
peroxysomes pour -oxyder les acides gras
11
Fig 12-31
• Trois
peroxysomes
d’hépatocyte
de rat en ME
12
Titorenko,VI2001(fig1).gif
Aspects des peroxysomes dans différents
organismes
13
Peroxysomes
• RH2 + 02  R + H2O2
catalase
R'H2
2 H2 O
R'
• R'H2 = phénol, acide formique,
formaldéhyde, alcool, …
• Foie, Rein, … rôle de détoxification
14
Alcool
• CH3-CH2OH
CH3-CHO
O2
H2O2
R'H2
Catalase
R'
2 H2O
•  oxydation des acides gras
15
Formation des plasmalogènes
• Classe de
phospholipides la plus
abondante dans la
myéline
• Rôle des peroxysomes
dans les premières
étapes de la synthèse
• Fréquence des atteintes
neurologiques dans les
maladies des
peroxysomes
16
Chez les plantes
• Type feuille
– Photorespiration : consommation d’oxygène
pour fixer CO2 dans les hydrates de carbone
• Type graine
– conversion des acides gras contenus dans
les graines en sucre
– acide gras  sucre = cycle du glyoxylate 
– ces peroxysomes s’appellent glyoxysomes
17
• Cellule de feuille de
tabac
Fig 12-33
• Cellule de graine de
tomate
18
C - Biogenèse
• Importation des protéines de la lumière
• Importation des protéines de la membrane
19
Schéma du routage
20
Signal d’import dans le peroxysome
•
•
•
•
3 acides aminés à l ’extrémité -C de la protéine
parfois signal -N terminal
processus mal connu
au moins 23 protéines distinctes (appelées
peroxines)
• nécessité d’ATP
• pas de nécessité de déplier la protéine 
processus différent de celui de la mitochondrie
• Pex5 (peroxine 5) suit l’import tout au long de son
trajet
22
Peroxines
1. Récepteurs protéiques solubles
cytosoliques
2. Protéines ancrées dans la membrane
du peroxysome du côté cytosolique
Au moins 23 types de protéines connus
23
Peroxines
• Protéines nécessaires à la biogenèse
des peroxysomes
– assemblage de la membrane
– import des protéines de la lumière
– prolifération des peroxysomes
– héritage des peroxysomes
• Codées par des gènes PEX
24
Gènes PEX
•
L’importance des peroxysomes est soulignée
par l’existence de nombreuses maladies
génétiques associées à des déficits
peroxysomaux qu’on peut classer en deux
catégories :
1. Maladies résultant d’un déficit d’une seule enzyme
peroxysomale
2. Maladies résultant d’un déficit dans la biogenèse
du peroxysome
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1 - Maladies résultant d’un déficit
d’une seule enzyme peroxysomale
• Ces maladies résultent du déficit d’une seule
enzyme du peroxysome et n’affectent donc en
général qu’une seule voie métabolique
peroxysomale
– L’hyperoxalurie de type I (alanine:glyoxylate
aminotransferase)
– La maladie de Refsum (phytanoyl-CoA hydroxylase)
– L’adrénoleucodystrophie liée à l’X
– La chondrodysplasie rhizomélique ponctuée type II et III
(dihydroxyacetone phosphate acyltransferase)
– Les déficits de la β-oxidation (acyl-CoA oxidase,
bifunctional protein, and thiolase)
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2 - Maladies résultant d’un déficit
dans la biogenèse du peroxysome
• Ce sont les Peroxisome Biogenesis Disorders (PBDs)
• Ces maladies (léthales) affectent toutes les voies
métaboliques du peroxysome et peuvent résulter de
n’importe quelle mutation dans un au moins 13 gènes
PEX connus. Le produit de ces gènes s’appelle les
peroxines et tous participent à la biogenèse du
peroxysome.
–
–
–
–
Le syndrome de Zellweger
L’adrenoleucodystrophie néonatale
La maladie de Refsum infantile
La chondrodysplasie rhizomélique ponctuée type I.
27
Les
peroxines
• http://www.peroxisome.org/Scient
ist/Biogenesis/peroxins/membran
ebio.html
28
Syndrome de Zellweger
• Défaut héréditaire de l’import de protéines
dans le peroxysome
• Peroxysome vides
• Anomalies du cerveau, foie, rein
• Mort précoce
• Dans certaines formes, mutation dans le
gène de peroxine 2 (protéine membranaire
intégrale de la membrane du peroxysome)
29
Syndrome de Zellweger
• An autosomal recessive disorder due to defects in
PEROXISOME biogenesis which involves more than 13
genes encoding peroxin proteins of the peroxisomal
membrane and matrix.
• Zellweger syndrome is typically seen in the neonatal period
with features such as
–
–
–
–
–
–
dysmorphic skull
MUSCLE HYPOTONIA
SENSORINEURAL HEARING LOSS
visual compromise
SEIZURES
progressive degeneration of the KIDNEYS and the LIVER.
• Zellweger-like syndrome refers to phenotypes resembling the
neonatal Zellweger syndrome but seen in children or adults
with apparently intact peroxisome biogenesis.
30
http://www.peroxisome.org/Scientist/Biogenesis/
peroxins/membranebio.html
Peroxysome Membrane
Protein
31
http://www.peroxisome.org/Scientist/Biogenesis/peroxins/membranebio.html
Import des protéines peroxysomales
• Le ciblage est toujours post traductionnel
• Ciblage des protéines membranaires (membrane
Peroxysomal Targeting Signal [mPTS]) :
– directement à partir du cytosol (mPTS1) ou
– indirectement via le RE (mPTS2)
• La machine d'importation pour la membrane est
différente de celle pour la matrice
• Les protéines de la matrice ont besoin de mPTS 1
et mPTS 2
• L'import dans la membrane et la matrice est médiée
par leur récepteur qui agit avec le PTS de leur
32
cargo
Biogenèse
• Croissance de peroxysomes préexistants
• puis fission
• Comme mitochondries ou RE
33
Fig 12-34
34
Holroyd,C2001 (fig1)
Réponse aux « ? » à la
diapositive suivante…
35
Curr Biol. 2005 Sep 20;15(18):R774-6.
36
Organelle biogenesis: Where did I come from?
Rachel Smallridge
Nature Reviews Molecular Cell Biology 6, 672 - 673 (01 Sep 2005)
•
•
•
•
•
•
How do peroxisomes form in eukaryotic cells?
A definitive answer to this question has been elusive, with some believing that,
similar to the Golgi, peroxisomes are derived from the endoplasmic reticulum
(ER)
and others believing that, similar to mitochondria, they are autonomous entities.
However, Tabak and colleagues now resolve this issue in Cell by showing that
peroxisomes come from the ER. The authors worked in Saccharomyces
cerevisiae and created a system that allowed the real-time imaging of peroxisome
biogenesis.
They focused on peroxin-3 (Pex3), an integral membrane protein that is essential
for the biogenesis of these organelles. They made a yeast strain that could be
induced to express endogenous levels of fluorescently labelled Pex3 (Pex3–
YFP) by putting the gene encoding this construct under the control of a
galactose-inducible promoter and exposing cells to galactose for a limited time. In
the absence of galactose, Pex3 and peroxisomes were absent from these cells.
37
Holroyd,C2001
(fig2)
38
Biogenèse des peroxysomes chez les mammifères
Fujiki,Y2000(Fig1)
39
Les 4 groupes de peroxine
Peroxisomes: Another Branch of the Secretory Pathway ?
Cell, Vol. 122, 1–7, July 15, 2005
Randy Schekman
Peroxisomes: Another Branch of the Secretory Pathway?
Cell, Vol. 122, 1–7, July 15, 2005
• Figure 1. Where Do New Peroxisomes Come from?
• Peroxisomes may form by the budding of vesicles (pale orange)
from the ER in a pathway that is distinct from that producing
secretory transport vesicles (green) from the ER. In the
secretory pathway, vesicles carry membrane and cargo proteins
to the Golgi apparatus; other vesicles retrieve some of the
membrane material from the Golgi and return it to the ER. Pex3,
an integral protein required for peroxisome formation, appears
to originate in the ER and be packaged into vesicles (pale
orange) by a budding or blebbing process that requires the
Pex19 protein. Small precursor vesicles may fuse under the
direction of two AAA ATPase proteins, Pex1 and Pex6, to form
the functional large peroxisome (dark orange).
40
Importation
des protéines
dans la
matrice
(Peroxisomal
Targeting
Sequence)
Tabak,HF1999
(fig3) TiCB
45
Essential role of The
endoplasmic reticulum in
peroxisome biogenesis
Titorenko,VI19
98(fig1).gif
46
Essential role
of The
endoplasmic
reticulum in
peroxisome
biogenesis
Titorenko,VI1998
(fig2).gif
47
Titorenko VI, Mullen RT.
Figure 1. Generalized models for the
Peroxisome biogenesis: the
flow of membrane-enclosed carriers
peroxisomal
endomembrane
through the
peroxisomal
endomembrane
yeast,
system
and the system
role ofinthe
ER.
mammals, and plants.Generalized
PPT, models for
J
Cell
Biol.
2006
Jul
flow of membranepreperoxisomal template;the
PPV,
enclosed carriers
the
3;174(1):11-7.
preperoxisomal
vesicle; SV, through
secretory
peroxisomal
vesicle;PPT,
TBSV
p33,template
TSBVendomembrane
33-kD system
preperoxisomal
in yeast, mammals, and
PPV, preperoxisomal vesicle
replicase protein. plants
SV, secretory vesicle
TBSV p33, TSBV 33-kD replicase protein
48