Protéine à ancrage lipidique

Les protéines prénylées sont particulièrement importantes dans la croissance, la différenciation et la morphogenèse des cellules d'eucaryotes[6]. La prénylation des protéines est également une modification post-traductionnelle réversible de certaines protéines membranaires. L'interaction dynamique entre protéines prénylées et membranes plasmiques est un processus important de la signalisation cellulaire souvent déréglé dans des maladies telles que les cancers[7]. Plus précisément, les protéines Ras sont prénylées par des farnésyltransférases (en) et, lorsqu'elles sont activées, elles activent également les gènes impliqués dans la croissance et la différenciation cellulaires, raison pour laquelle la suractivation des protéines Ras peut induire un cancer[8], la compréhension du rôle et du fonctionnement de ces protéines prénylées ayant été un élément important du développement de certains anticancéreux[9].

Outre les protéines Ras, les protéines Rab et Rho (en) sont prénylées, ainsi que les lamines[6].

La N-myristoylation, c'est-à-dire la liaison covalente d'acide myristique à une protéine, est une modification irréversible qui se produit généralement pendant la biosynthèse des protéines[10] - [12] au cours de laquelle l'acide myristique est lié au groupe α-aminé d'un résidu de glycine N-terminal à travers une liaison amide[2] - [11]. Cette réaction est facilitée par la glycylpeptide N-tétradécanoyltransférase 1 (en) et concerne des protéines dont la séquence commence généralement par Met–Gly avec un résidu de sérine ou de thréonine en position 5[10]. Les protéines N-myristoylées sont impliquées dans les cascades de transduction de signal, les interactions protéine-protéine et les mécanismes qui régulent le ciblage et la fonction des protéines[12]. C'est par exemple le cas de l'apoptose, ou mort cellulaire programmée . La myristoylation de la protéine BID (en) marque la protéine pour être déplacée vers la membrane mitochondriale externe et libérer le cytochrome c, lequel déclenche à son tour la mort cellulaire[13]. L'actine et la gelsoline interviennent également dans l'apoptose sous l'effet d'une myristoylation.

La S-palmitoylation, c'est-à-dire la liaison covalente d'acide palmitique à une protéine, est une modification post-traductionnelle réversible au cours de laquelle une molécule d'acide palmitique est liée à un résidu de cystéine spécifique au moyen d'une liaison thioester[2] - [10]. On parle également de S-acylation (en) lorsque d'autres chaînes d'acides gras sont également liées à des protéines palmitoylées. On n'a pas identifié de séquence consensus pour la palmitoylation des protéines[10]. On trouve les protéines palmitoylées principalement du côté cytosolique de la membrane plasmique, où elles jouent un rôle dans la signalisation cellulaire. Le groupe palmitoyle peut être clivé par les palmitoyl-protéine thioestérases (en). On pense que cette dépalmitoylation pourrait réguler l'interaction de la protéine avec la membrane et agir ainsi sur la signalisation transmembranaire[2].

La palmitoylation intervient de surcroît dans la régulation de la localisation, de la stabilité et de la circulation intracellulaire de la protéine[14]. La palmitoylation intervient par exemple dans le regroupement des protéines dans la synapse, où elle joue un rôle dans la signalisation cellulaire. Ainsi, lorsque la protéine PSD-95 (en) est palmitoylée, elle est confinée sur la membrane et lui permet de se lier à des canaux ioniques et de les accumuler au niveau de la membrane post-synaptique, de sorte que la palmitoylation peut intervenir dans la régulation de la libération des neurotransmetteurs[15].

La palmitoylation module l'affinité d'une protéine pour les radeaux lipidiques et facilite l'agglomération des protéines[16]. L'agglomération des protéines peut favoriser le rapprochement de deux molécules ou au contraire isoler une protéine de son substrat. Par exemple, la palmitoylation de la phospholipase D éloigne cette enzyme de la phosphatidylcholine, qui est son substrat ; lorsque le taux de cholestérol décroît ou que le taux de phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate (PIP₂) croît, la localisation intracellulaire des protéines palmitoylées est modifiée et l'enzyme se déplace en direction du PIP₂, ce qui lui fait rencontrer de la phosphatidylcholine : c'est une activation par présentation du substrat (en)[17] - [18] - [19].

Les résidus osidiques du tétraholoside et les résidus d'acides gras du groupe phosphatidylinositol varient en fonction de la protéine[2]. C'est cette diversité structurelle qui offre aux protéines à ancrage GPI une grande variété de fonctions biologiques, notamment en agissant comme hydrolases, protéines d'adhésion cellulaire, récepteurs, inhibiteurs de protéases et protéines régulatrices du complément (en)[22].

Les protéines à ancrage GPI jouent également un rôle important dans l'embryogenèse, la neurogenèse, le développement, le système immunitaire et la fécondation[20]. Plus précisément, l'ancrage GPI de la protéine Junon (en) de l'ovule joue un rôle déterminant dans la fusion du spermatozoïde avec l'ovule. La libération de cette protéine de son ancrage GPI à la membrane plasmique de l'ovule bloque la fusion de ce dernier avec des spermatozoïdes, ce qui pourrait contribuer au blocage de la polyspermie[23].