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Hsp70

HSP signifie protĂ©ines de choc thermique (heat shock proteins). Ce sont en fait des protĂ©ines chaperonnes, de classe 1. En effet, elles sont garantes de la bonne conformation des protĂ©ines de la cellule, et les aide Ă  se protĂ©ger des stress externes[1] - [2]. Le suffixe « 70 Â» correspond au poids molĂ©culaire (70 kdaltons)

Explication du fonctionnement d'Hsp70. La protéine mal conformé pénètre dans Hsp70 schématisé sous forme d'un cylindre. Celui-ci va replier la protéine qui ressortira avec sa conformation définitive.

DĂ©couverte

Les membres de la famille Hsp70 sont fortement rĂ©gulatrices du stress dĂ» Ă  la chaleur et les produits chimiques toxiques, en particulier les mĂ©taux lourds comme l'arsenic, le cadmium, cuivre, mercure, etc. Hsp70 a Ă©tĂ© initialement dĂ©couverte par Ferrucio Ritossa (1936-2014) dans les annĂ©es 1960 quand un travailleur de laboratoire a accidentellement augmentĂ© la tempĂ©rature d'incubation d'une culture de Drosophiles (mouches des fruits). Lors de l'examen des chromosomes, Ritossa a trouvĂ© une augmentation de la transcription des gènes d'une protĂ©ine inconnue[3] - [4]. Cela fut plus tard dĂ©crit comme la «Heat Shock Response» et les protĂ©ines ont Ă©tĂ© appelĂ©es « Heat Shock Proteins Â» (Hsps).

Structure

Fonctionnement général

Les protéines de la famille des HSP70 fonctionnent sous forme de dimères. Elles ont un fonctionnement fondé sur leur flexibilité et leur capacité à lier des zones d'interactions hydrophobe. on distingue deux cas :

  • si la protĂ©ines est labile (facilement modifiable), l'ATP ne sera pas nĂ©cessaire ;
  • alors que si la protĂ©ines est structurĂ©e de manière forte, l'ATP devra intervenir.

Structure

Toutes les protéines Hsp70 ont trois grands domaines fonctionnels :

  • un « domaine N-terminal Â» du domaine ATPase lie l'ATP (adĂ©nosine triphosphate) et l'hydrolyse en ADP (adĂ©nosine diphosphate). L'Ă©change de l'ATP rĂ©alise des changements conformationnels dans les deux autres domaines ;
  • un « domaine de fixation du substrat Â» avec une affinitĂ© pour les molĂ©cules neutres, d'acides aminĂ©s hydrophobes rĂ©sidus. Le domaine est suffisamment long pour interagir avec des peptides jusqu'Ă  sept rĂ©sidus de longueur ;
  • un « domaine C-terminal Â» riche en structure en hĂ©lice alpha, qui agit comme un « couvercle Â» pour le domaine de fixation du substrat. Quand une protĂ©ine Hsp70 est liĂ©e Ă  l'ATP, le couvercle est ouvert et relâche relativement rapidement le peptide. Lorsque les protĂ©ines Hsp70 sont liĂ©es Ă  l'ADP, le couvercle est fermĂ©, et les peptides sont Ă©troitement liĂ©s au domaine de fixation du substrat.

Fonction et régulation

La chaleur est un des plus grands ennemis des protĂ©ines puisque cela modifie le repliement et par consĂ©quent, altère la fonction de la protĂ©ine. Dès lors, l'Ă©volution a mis en place des systèmes permettant d'Ă©viter cette dĂ©naturation par la chaleur pour ne pas avoir Ă  remplacer trop souvent les protĂ©ines dĂ©naturĂ©es (le recyclage des protĂ©ines est appelĂ© le « turn-over Â»). Le rĂ´le des HSP est de garantir la bonne conformation des protĂ©ines dans la cellule.

Les HSP se distinguent par le fait qu'elles possèdent plus d'acides aminĂ©s capables d'Ă©tablir de fortes interactions entre eux que les protĂ©ines « normales Â», c'est-Ă -dire, non-HSP. Par consĂ©quent, les HSP sont donc moins « flexibles Â» et moins sensibles Ă  la chaleur.

Concrètement, une HSP s'approche d'une protĂ©ine. Selon que la conformation de la protĂ©ines est bonne ou mauvaise, elle permettra ou non l'association de la HSP ou sera dirigĂ©e vers le protĂ©asome pour ĂŞtre dĂ©gradĂ©e. Si la HSP s'est associĂ©e, cette dernière va servir de « squelette Â» Ă  la protĂ©ine ce qui lui Ă©vite de se faire dĂ©former (dĂ©naturer) par la chaleur. Plus tard, les deux protĂ©ines se sĂ©parent et continuent leur vie dans la cellule.

Le terme « HSP Â» regroupe en fait toute une famille de protĂ©ines, chacune ayant un partenaire protĂ©ique spĂ©cifique. Certaines HSP sont exprimĂ©es (synthĂ©tisĂ©es) tout le temps alors que d'autres sont exprimĂ©es Ă  la suite d'une brusque augmentation de la tempĂ©rature.

Cancer

HSP 70 est surexprimé dans les mélanomes malins et sousexprimé dans les cellules rénales cancéreuses.

Membre de la famille

Les procaryotes expriment trois protéines Hsp70: DnaK, HscA (Hsc66), et HscC (Hsc62)[5].

Les organismes eucaryotes expriment plusieurs protéines Hsp70 légèrement différentes (car très conservées au cours de l'évolution étant donné qu'elles sont essentielles). Toutes partagent la même structure de domaine, mais chacune a un modèle unique d'expression.

  • Hsc70 (Hsp73/HSPA8) est constitutivement dite protĂ©ine chaperon. Elle reprĂ©sente gĂ©nĂ©ralement 1 Ă  3% du total des protĂ©ines cellulaires.
  • Hsp72 (HSPA1A) est une protĂ©ine induite par le stress. Des concentrations Ă©levĂ©es peuvent ĂŞtre produites par les cellules en rĂ©ponse Ă  une hyperthermie, un stress oxydatif, et des changements de pH.
  • Binding immunoglobulin protein (BIP ou Grp78) est une protĂ©ine localisĂ©e au niveau du rĂ©ticulum endoplasmique. Elle est impliquĂ©e dans le repliement des protĂ©ines, et sa concentration et fonction varie en rĂ©ponse au stress ou Ă  la famine.
  • mtHsp70 ou Grp75 est la Hsp70 mitochondriale.

Ce qui suit est une liste des gènes d'Hsp70 de l'homme et de leurs protéines correspondantes[1]:

gène protéine synonymes localisation
cellulaire
HSPA1A Hsp70-1a HSP70-1, Hsp72 Noyau/Cyto
HSPA1B Hsp70-1b HSP70-2 Nuc/Cyto
HSPA1L Hsp70-1L ?
HSPA2 Hsp70-2 ?
HSPA4 Hsp70-4 ?
HSPA4L Hsp70-4L ?
HSPA5 Hsp70-5 BiP/Grp78 ER
HSPA6 Hsp70-6 ?
HSPA7 Hsp70-7 ?
HSPA8 Hsp70-8 Hsc70 Nuc/Cyto
HSPA9 Hsp70-9 Grp75/mtHsp70 Mito
HSPA12A Hsp70-12a ?
HSPA14 Hsp70-14 ?

Notes et références

  1. (en) Tavaria M, Gabriele T, Kola I, Anderson RL, « A hitchhiker's guide to the human Hsp70 family », Cell Stress Chaperones, vol. 1, no 1,‎ , p. 23–8 (PMID 9222585, PMCID 313013)
  2. (en) Morano KA, « New tricks for an old dog: the evolving world of Hsp70 », Ann. N. Y. Acad. Sci., vol. 1113,‎ , p. 1–14 (PMID 17513460, DOI 10.1196/annals.1391.018)
  3. (en) Ritossa F, « A new puffing pattern induced by temperature shock and DNP in drosophila », Cellular and Molecular Life Sciences (CMLS), vol. 18, no 12,‎ , p. 571-573 (DOI 10.1007/BF02172188)
  4. (en) Ritossa F, « Discovery of the heat shock response », Cell Stress Chaperones, vol. 1, no 2,‎ , p. 97–8 (PMID 9222594, PMCID 248460)
  5. (en) Yoshimune K, Yoshimura T, Nakayama T, Nishino T, Esaki N, « Hsc62, Hsc56, and GrpE, the third Hsp70 chaperone system of Escherichia coli », Biochem. Biophys. Res. Commun., vol. 293, no 5,‎ , p. 1389–95 (PMID 12054669, DOI 10.1016/S0006-291X(02)00403-5)

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