Une famille de protéines qui ont un rôle à jouer pour assurer que de nombreux types de cellules se déplacent et maintiennent leur forme peuvent favoriser la maladie lorsqu’elles agissent comme des bourreaux de travail et perturbent l’environnement cellulaire, selon de nouvelles recherches.
L’étude améliore la compréhension scientifique des plastines, dont le travail consiste à se lier et à regrouper d’autres protéines qui peuvent être considérées comme les os et les muscles des cellules. Mieux comprendre précisément ce qui motive les activités des plastines pourrait aider à expliquer les liens de cette famille de protéines, parfois bénéfiques, parfois nocifs, avec des maladies telles que le cancer, l’ostéoporose congénitale et l’amyotrophie spinale.
Les chercheurs ont décrit leurs découvertes sur le comportement de la plastine en termes d’équilibre travail-vie personnelle. Les deux segments principaux de la protéine se lient fortement l’un à l’autre dans leur mode « à la maison », mais peuvent être forcés de se désengager l’un de l’autre lorsque leurs responsabilités de regroupement dans le « lieu de travail » cellulaire augmentent, comme lorsqu’une cellule commence à migrer. En cas de changement inattendu de leur structure, la recherche a montré que les plastines continuent de faire un travail de regroupement agressif, même si cela n’est plus nécessaire.
L’étude a suggéré qu’au moins une activité enzymatique intempestive pourrait contribuer à ce problème, mais des travaux supplémentaires sont nécessaires pour comprendre pleinement les mécanismes à l’origine du basculement entre les modes « workaholism » et « week-end ».
« Nous avons besoin de connaître ces informations afin de pouvoir déterminer comment réglementer les plastines », a déclaré l’auteur principal Dmitri Kudryashov, professeur agrégé de chimie et de biochimie à l’Ohio State University.
« Parce que les plastines sont impliquées dans la maladie, nous en voyons la manifestation, mais nous ne savons pas avec précision comment les mutations conduisent à la maladie. Dans le cancer ou certaines réactions auto-immunes, savoir exactement ce que font les plastines et comment contrôler leur activité pourrait être très Si nous parvenions à inhiber cette protéine dans le cancer, il est probable que les cellules deviendraient moins invasives.
L’étude est publiée en ligne aujourd’hui (19 mai 2022) dans la revue Nature Biologie structurale et moléculaire.
Les plastines sont hautement conservées, ce qui signifie qu’elles ont été présentes et ont eu la même fonction dans divers organismes, de la levure à l’homme. Les structures cristallines ont été résolues pour les plastines dans la levure et les plantes, mais cette étude est parmi les premières à caractériser les structures et les fonctions des plastines humaines en utilisant une combinaison de techniques de biologie cellulaire, de biochimie et de cryo-microscopie électronique.
Il y a trois membres de la famille – les plastines 1, 2 et 3 – et bien qu’ils affectent différentes cellules dans le corps, leur comportement global est censé être cohérent.
Les actines sont des protéines abondantes qui aident les cellules à unir leur contenu, à maintenir leur forme, à se diviser et à migrer. Lorsque les actines sont assemblées sous forme de fil ou de filament dans une cellule, elles doivent être regroupées pour être plus efficaces. La plastine est une protéine qui regroupe les actines.
Les plastines sont configurées avec deux sites de liaison similaires, chacun pouvant se lier aux filaments d’actine. Mais ces domaines de liaison ont également une forte affinité les uns pour les autres, et lorsqu’ils sont étroitement liés, ils ne peuvent se connecter que faiblement aux actines. La connexion de cette manière est suffisante lorsqu’une équipe de plastines est faiblement liée à de nombreux endroits le long du filament, et permet également le recyclage de la plastine entre différents emplacements cellulaires. Dans ce mode, plastin peut profiter d’un équilibre travail-vie qui privilégie le temps « en famille ».
Dans certaines conditions, en particulier lorsqu’une cellule commence à migrer, les actines poussées dans la direction du mouvement cellulaire sont situées d’une manière moins organisée qui nécessite une connexion singulière forte à la plastine, ce qui signifie que les domaines de liaison de la plastine doivent se désengager les uns des autres pour former ce lien plus fort avec les actines. Les facteurs exacts qui provoquent ce désengagement ne sont pas encore connus.
« La même protéine peut passer d’un mode à un autre en fonction des besoins de la cellule », a déclaré Kudryashov.
Finalement, les actines qui s’éloignent du bord d’attaque de la cellule n’ont plus besoin d’une forte liaison plastine, et la plastine qui a dérivé vers le centre de la cellule revient à sa formation de « week-end » auto-engagée et est recyclée vers l’avant de la ligne pour se regrouper. actines là-bas.
Les chercheurs ont introduit dans la plastine une mutation qui imite un changement moléculaire qui a été détecté dans les cellules cancéreuses. Ce changement a prolongé le désengagement des sites de liaison des plastines, et les plastines n’ont pas été recyclées – elles ont simplement essayé de regrouper les actines qui n’avaient plus besoin d’être regroupées. Ces résultats suggèrent que l’absence de réponse de la plastine aux besoins de la cellule pourrait avoir des effets indésirables en aval.
« C’est pourquoi il est important d’être engagé dans différents modes, car la situation dans la cellule change », a déclaré la co-auteure de l’étude, Elena Kudryashova, chercheuse en chimie et biochimie à l’Ohio State.
Ces observations ont été faites dans la plastine 2. Les travaux futurs viseront à clarifier si les plastines 1 et 3 agissent de la même manière et à déterminer si et comment les « collaborateurs » de la plastine dans les cellules sont impliqués dans la régulation des fonctions de la protéine.
Les co-auteurs incluent Christopher Schwebach et Richa Agrawal, anciennement de l’État de l’Ohio, et Weili Zheng et Edward Egelman de l’Université de Virginie.
Christopher L. Schwebach et al, la régulation allostérique contrôle les propriétés de regroupement de l’actine des plastines humaines, Nature Biologie structurale et moléculaire (2022). DOI : 10.1038/s41594-022-00771-1