Une nouvelle étude détaille comment les cellules privées de nutriments détournent les stations de transport de protéines vers des centres de recyclage cellulaire pour être décomposées, mettant en évidence une nouvelle approche utilisée par les cellules pour faire face aux conditions de stress.
Les nouvelles protéines destinées à l’extérieur de la cellule sont fabriquées sur le réticulum endoplasmique (RE), une membrane serpentante à l’intérieur de la cellule. Les excroissances tubulaires ressemblant à des raisins sur le RE, appelées sites de sortie du RE, servent de stations de transport, collectant ces protéines nouvellement synthétisées et les acheminant vers l’étape suivante de leur voyage.
Ces dernières années, les scientifiques ont découvert que ces sites de sortie du RE aident également à acheminer le matériel cellulaire et les protéines mal repliées vers les lysosomes (organites qui dégradent et recyclent le matériel dans la cellule) et fournissent une plate-forme pour la réplication des virus, y compris le COVID-19. Mais les chercheurs se demandaient comment cette structure, le site de sortie des urgences, pouvait participer à toutes ces diverses fonctions.
Dans un nouvelle étude Publié dans Cellule de développementdes chercheurs du Janelia Research Campus de HHMI, dirigés par Ya-Cheng Liao, ancien postdoctorant au laboratoire Lippincott-Schwartz et maintenant professeur adjoint à l’Université de Columbia, ont utilisé l’imagerie de cellules vivantes à super-résolution et la microscopie électronique en volume pour examiner l’effet des nutriments. stress sur les sites de sortie des urgences.
Images FIB-SEM améliorées de cellules non traitées et de cellules traitées avec Torin, qui provoque un stress nutritionnel. Les sites de sortie ER (magenta), ER (bleu), les mitochondries (vert) et tous les organites liés aux lysosomes (cyan) sont identifiés. Crédit : Liao et al.
L’équipe a découvert que le stress déclenche une série de molécules qui travaillent ensemble pour diriger les sites de sortie du RE vers les lysosomes où ils sont détruits – une nouvelle voie que la cellule peut utiliser pour libérer les acides aminés nécessaires à la fabrication des protéines à l’intérieur de la cellule.
Premièrement, les chercheurs ont montré comment les sites de sortie du RE sont délivrés et ingérés par certains types de lysosomes lorsque les cellules manquent de nutriments.
Ensuite, l’équipe a détaillé comment ce processus se déroule. Cela commence lorsque des cellules affamées déclenchent la libération de calcium par les lysosomes. Cela provoque le recrutement d’une enzyme, ALG2, dans les sites de sortie du RE où elle se lie à une structure appelée COPII qui est attachée au cou qui relie le RE au site de sortie du RE.
Cette connexion entre ALG2 et COPII déclenche un processus appelé ubiquitination, impliqué dans la dégradation des protéines. Une protéine du lysosome impliquée dans l’apport du matériel cellulaire à l’organite pour destruction reconnaît l’ubiquitine produite par le processus d’ubiquitination, conduisant le site de sortie du RE vers le lysosome.
Images FIB-SEM améliorées de cellules non traitées et de cellules traitées avec Torin, qui provoque un stress nutritionnel. Les sites de sortie ER (magenta), ER (bleu) et tous les organites liés aux lysosomes (cyan) sont identifiés. Dans les cellules non traitées, les sites de sortie du RE étaient dispersés dans tout le cytoplasme et loin des lysosomes. En revanche, dans les cellules traitées au Torin, les sites de sortie du RE se trouvaient souvent à proximité immédiate d’une structure liée au lysosome. Crédit : Liao et al.
Une fois au lysosome, ALG2, qui est attaché d’un côté au site de sortie du RE, lie son autre côté à une autre protéine, ALIX. ALIX interagit avec ESCRT, un complexe protéique présent à la surface du lysosome impliqué dans l’ingestion. Cette interaction amène le site de sortie du RE et le lysosome à se rapprocher de plus en plus jusqu’à ce que le site de sortie du RE soit englouti et ingéré par le lysosome.
En plus d’observer ce processus dans des cellules vivantes, l’équipe l’a également reconstitué dans un système artificiel, confirmant ainsi la façon dont tous les différents composants fonctionnent ensemble.
Les nouveaux travaux détaillent une nouvelle voie utilisée par les cellules pour lutter contre le stress, une idée qui pourrait aider les chercheurs à mieux comprendre comment vieillissent les cellules et les organismes. Cela pourrait également faire la lumière sur d’autres processus impliquant les sites de sortie du RE, notamment une manière non conventionnelle par laquelle les virus sont délivrés à l’extérieur de la cellule par l’intermédiaire des lysosomes, ce qui pourrait aider les chercheurs à développer de nouveaux traitements.
Plus d’information:
Ya-Cheng Liao et al, COPII avec ALG2 et ESCRT contrôlent la microautophagie dépendante des lysosomes des sites de sortie du RE, Cellule de développement (2024). DOI : 10.1016/j.devcel.2024.03.027