Protéines chaperonnes et protéines partenaires impliquées dans la maturation et l'adressage membranaire de CFTR Chantal GAUTHIER

La mucoviscidose Maladie génétique à transmission autosomique récessive. Résulte de mutations dans le gène CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator). En 2005  > 1200 mutations dans le gène CFTR

Dysfonctions observées dans la mucoviscidose voies respiratoires foie Transport des ions anormal pancréas intestin grêle appareil reproducteur peau

Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator   1980 1989 1936 1953 1990 Les travaux de Paul Quinton mettent en évidence l’importance du transport chlorure dans la mucoviscidose 1980   Découverte du gène impliqué dans la mucoviscidose (gène CF, chr 7q31) 1989   Identification de la protéine (CFTR) et de ses mutations dans la maladie.

La mucoviscidose Maladie génétique à transmission autosomique récessive. Présence de mutations dans le gène CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator). En 2005  > 1200 mutations identifiées dans le gène CFTR

CFTR : canal chlorure localisé à la membrane apicale Cl- CFTR Pôle apical golgi RE noyau Pôle basolatéral

Structure de CFTR sites de glycosylation NBD1 NBD2 domaine R

Sites de phosphorylation de CFTR par la PKA et la PKC Sites de phosphorylation par la PKA Sites de phosphorylation par la PKC Vankeerberghen et al, J Cystic Fibrosis (2002)

CFTR : un canal chlore

Maturation de la protéine CFTR Bertrand et Frizzell, Am J Physiol (2003)

protéines chaperonnes CFTR & protéines chaperonnes

Rôles des protéines chaperonnes Conformation correcte des protéines (Martin et Hartl, 1994; Hartl et Martin, 1995) Suppression de l'agrégation des protéines, réactivation des protéines dénaturées (Gething et Sambrook, 1992) Translocation nucléaire (Shi et Thomas, 1992) Élimination des manteaux de clathrine des vésicules (Ungewickell, 1985) Import mitochondrial (Terada et al., 1995) Ciblage de polypeptides vers les lysosomes pour la dégradation (Chiang et al., 1989; Terlecky et al., 1992) Dégradation d'ARNm (Laroia et al., 1999) Régulation de la réponse suite à un choc thermique (Lindquist, 1986)

Interactions CFTR - chaperonnes Calnexine Lumière RE Hdj-2 Membrane RE Hsp90 Hsc70 Cytosol Hsc70, Hsp90 et calnexine ont des implications directes sur la maturation et le trafic de CFTR. La calnexine est une protéine de rétention de CFTR dans le réticulum endoplasmique. Elle se lie au CFTR portant une N-glycosylation caractéristique d’une conformation erronée. Hsc70 avec Hdj-2 retient les protéines CFTR mal conformées dans le réticulum endoplasmique. Hsp90 augmente la stabilité de CFTR.

protéines partenaires CFTR & protéines partenaires

Interactions de CFTR avec différentes protéines partenaires Li and Naren, Pharmacol. Therap. (2005)

Protéines interagissant avec l’extrémité N-terminale de CFTR } Syntaxine 1A “Down-regulation” de la fonction de CFTR SNAP-23

Interactions de CFTR avec différentes protéines partenaires Li and Naren, Pharmacol. Therap. (2005)

Domaines PDZ de CFTR PDZ = postsynaptic density-95 / disc large / zonula occludens-1

Protéines à domaines PDZ pouvant se lier à CFTR

Régulation de la maturation de CFTR par CAL CAL = CFTR-associated ligand Cheng et al., J Biol Chem (2002)

Régulation de CFTR par NHE-RF NHE-RF = Na+/H+ exchanger regulatory factor NHE-RF = EBP50 (ezrin-radixin-moesin binding protein 50kDa) Cheng et al., J Biol Chem (2002)

Régulation de CFTR par NHE-RF Moyer et al., J Biol Chem (2000)

Compétitivité entre NHE-RF et CAL R = protéine membranaire E = ezrine Guggino, Proc. Am. Thorac. Soc. (2004)

Interactions de CFTR avec différentes protéines partenaires Li and Naren, Pharmacol. Therap. (2005)

Formation de complexes macromoléculaires par interaction de protéines à domaines PDZ Protéines du cytosquelette : ezrine Transporteurs : MRP Récepteurs : ß2-adrénergique Canaux ioniques : ROMK

Couplage du récepteur ß2-adrénergique à CFTR Li and Naren, Pharmacol. Therap. (2005)

Complexes macromoléculaires Li and Naren, Pharmacol. Therap. (2005)

Mutations de la protéine CFTR

Différentes classes de mutations du gène CFTR Classe IV Conductance réduite Classe III Régulation défectueuse Classe VI Présence à la membrane réduite Classe II Pas de maturation Classe I Pas de synthèse Classe V Quantité réduite

Conséquences des mutations du gène CFTR Dysfonctionnement ou absence fonctionnelle du canal CFTR dans les membranes des cellules épithéliales Réduction de la perméabilité des cellules aux ions chlore.

Mutation F508-CFTR Mutation la plus fréquente (environ 90% des patients ont au moins 1 allèle F508). Classe II Pas de maturation CFTR-F508 La protéine F508-CFTR conserve sa fonction de canal chlorure lorsqu’elle est adressée à la membrane apicale.

Structure de F508-CFTR

Trafic de F508-CFTR 30% 1% 99% 70% RE RE wtCFTR F508-CFTR dégradation 30% 70% dégradation RE

Remerciements U533, Nantes UMR 6187, Poitiers Florian BOSSARD Amal ROBAY Jean MEROT Gilles TOUMANIANTZ Frédéric BECQ