Les chaperons sont des protéines spécialisées dans la cellule qui aident d'autres protéines à atteindre leurs formes fonctionnelles en 3D, qui correspondent aux états préférés à l'équilibre thermodynamique. Mais une nouvelle étude de l'EPFL, Des scientifiques de l'UNIL et de l'INSERM (France) montrent que les chaperons peuvent également maintenir des protéines dans des états de non-équilibre, potentiellement modifier leur sort. L'ouvrage est publié dans Nature Chimie Biologie .
Après traduction, les protéines doivent se replier à leur forme 3D fonctionnelle et la conserver lorsqu'elles sont attaquées par diverses perturbations :contraintes externes telles que les changements de température, mauvaises interactions avec d'autres protéines de la cellule, et même des mutations délétères. Pour s'assurer que les protéines restent fonctionnelles, la cellule utilise une classe particulière de protéines, les chaperons. Ceux-ci sont présents dans tous les organismes et sont parmi les protéines les plus abondantes dans les cellules, soulignant à quel point ils sont essentiels pour maintenir la vie.
L'opinion actuelle est que la forme 3D fonctionnelle d'une protéine est également son état thermodynamiquement le plus stable, et que les chaperons aident les protéines à atteindre cet état en les empêchant de s'agréger et en leur permettant d'échapper aux "pièges cinétiques" - des points où la protéine peut rester "coincée" dans un état non fonctionnel. Et pour faire tout ça, les chaperons ont besoin d'énergie, qui dans la cellule se présente sous forme d'adénosine triphosphate, ou ATP.
Les laboratoires de Paolo De Los Rios à l'EPFL et Pierre Goloubinoff à l'UNIL, en collaboration avec Alessandro Barducci (INSERM - Montpellier) ont maintenant montré que l'énergie de l'ATP est utilisée par les chaperons pour maintenir activement les protéines sur lesquelles ils travaillent dans une version hors équilibre mais transitoirement stable de la forme fonctionnelle, même dans des conditions dans lesquelles la forme fonctionnelle ne devrait pas être thermodynamiquement stable.
"Ce que nous avons découvert, c'est que les chaperons peuvent activement réparer et inverser les protéines sur lesquelles ils agissent dans un état stable de non-équilibre, " dit De Los Rios. " Dans cet état, les protéines sont dans leur état natif même si, du point de vue de la thermodynamique d'équilibre, ils ne devraient pas."
Les chercheurs ont combiné des approches théoriques et expérimentales pour prouver que les chaperons sont des moteurs moléculaires, capable d'effectuer un travail et d'étendre la plage de stabilité des protéines. Les résultats peuvent remettre en cause certaines parties de l'opinion répandue selon laquelle l'évolution a conçu des séquences d'acides aminés de sorte que l'état fonctionnel de la protéine à laquelle elles appartiennent soit thermodynamiquement optimal.
« En présence de chaperons, même des protéines thermodynamiquement sous-optimales pourraient atteindre leur forme fonctionnelle, facilitant l'évolution dans son exploration sans fin des possibilités chimiques, " dit De Los Rios.
