Les protéines des cellules humaines sont abondamment décorées avec différents types de sucres, un phénomène appelé glycosylation. Ces modifications augmentent considérablement la diversité de la structure et de la fonction des protéines, affectant la façon dont les protéines se replient, comment ils se comportent, et où ils vont dans les cellules. De nouvelles recherches qui seront publiées dans le Journal de chimie biologique le 22 septembre démontre qu'un type rare de glycosylation affecte profondément la fonction d'une protéine importante pour le développement humain et la progression du cancer.
La glycosylation des protéines est appelée N-liée ou O-liée, selon que le sucre est attaché à des sites azotés ou oxygénés, respectivement. Les modifications liées par O impliquent généralement que le sucre N-acétylgalactosamine soit attaché aux acides aminés sérine ou thréonine, appelés glycosylaton "de type mucine" car ils sont couramment trouvés dans les protéines des membranes muqueuses; avec des sucres N-liés, ces modifications « canoniques » modifient des milliers de types différents de protéines.
Depuis plus de 20 ans, le groupe de recherche de Robert Haltiwanger, maintenant à l'Université de Géorgie, a étudié des types beaucoup plus rares de modifications liées à l'O :fixation des sucres glucose ou fucose à la sérine ou à la thréonine, une modification qui n'affecte que quelques centaines de types différents de protéines. L'une de ces protéines est Notch, un récepteur de signalisation essentiel au développement et à la différenciation cellulaire et dérégulé dans les cancers tels que la leucémie, cancer du sein, et le cancer de la prostate.
"Le fait que nous ayons trouvé ces sucres sur Notch était intrigant car Notch est une molécule très importante, " Haltiwanger a déclaré. "Nous avons donc été curieux de savoir comment ces sucres affectent la stabilité et l'activité de [Notch]."
Les enzymes responsables de la modification de Notch avec le glucose et le fucose sont appelées POFUT1 et POGLUT1. L'équipe de Haltiwanger, dirigé par Hideyuki Takeuchi, voulait savoir exactement pourquoi POFUT1 et POGLUT1 attachaient du glucose et du fucose à Notch dans les cellules.
Si vous modifiez génétiquement une mouche ou une souris sans POFUT1 ou POGLUT1, Haltiwanger a dit, « vous obtenez une mouche morte ou une souris morte. Vous perturbez complètement la voie Notch ; Notch n'est pas fonctionnel si vous n'ajoutez pas ces sucres. Il y a eu beaucoup de travail au fil des ans sur :Pourquoi est-ce ? sucre] faire?"
Les nouveaux travaux de Haltiwanger montrent que les modifications du fucose et du glucose servent de marqueurs de contrôle qualité qui permettent à Notch d'être transporté jusqu'à sa destination finale dans la membrane cellulaire. Lorsque les chercheurs ont éliminé POFUT1 ou POGLUT1 dans des cultures cellulaires à l'aide de la technologie CRISPR/Cas, les cellules affichaient beaucoup moins d'encoche à la surface de la cellule. Lorsque les deux enzymes ont été assommées, Notch était presque complètement absent. En utilisant des méthodes biochimiques supplémentaires, les chercheurs ont découvert que POFUT1 et POGLUT1 attachaient du glucose et du fucose à des portions de Notch uniquement après leur pliage d'une manière spécifique.
"C'est comme un sceau d'approbation, " dit Haltiwanger. " Cette pièce est pliée ? Boom, vous mettez un fucose dessus. Et d'une manière ou d'une autre, cela dit à la cellule :ne plaisante plus avec ça. Laisser seul. Si vous n'ajoutez pas de sucre, [les protéines Notch] se coincent à l'intérieur du réticulum endoplasmique, se dégrader, et ne vous faites pas sécréter."
Sachant que ces sucres sont essentiels à l'activité de Notch rend les enzymes qui les contrôlent, POFUT1 et POGLUT1, cibles potentielles pour les traitements contre le cancer. Selon que Notch est hyperactif ou insuffisamment actif dans un cancer particulier, manipuler les sucres ajoutés à Notch pourrait aider à corriger le dérèglement. L'équipe de Haltiwanger travaille actuellement à la recherche de composés chimiques qui inhiberaient POFUT1 et POGLUT1, empêchant ainsi Notch de s'intégrer dans la membrane cellulaire et d'exercer ses fonctions de signalisation. Ils tentent également de démêler les détails de la façon dont les modifications du glucose et du fucose fonctionnent ensemble pour affiner l'activité de Notch.
"Ça va nous occuper, ", a déclaré Haltiwanger.
