Les cellules peuvent éviter les "violations de données" en laissant des protéines de signalisation dans leurs noyaux grâce à un mécanisme biophysique original impliquant un flou de protéines de type spaghetti, des chercheurs de l'Université Rockefeller et de l'Albert Einstein College of Medicine l'ont montré. Leur étude paraît dans le numéro du 23 mars du Journal de chimie biologique .

Dans chaque cellule humaine, tous les plans et instructions du corps sont stockés sous forme d'ADN à l'intérieur du noyau. Les molécules qui doivent entrer et sortir du noyau - pour activer ou désactiver des gènes ou récupérer des informations - le font par des passages appelés complexes de pores nucléaires (NPC). Le trafic à travers ces PNJ doit être étroitement contrôlé afin d'empêcher le détournement d'ADN par des virus ou un fonctionnement défectueux comme dans le cas du cancer.

Pour voyager à travers les PNJ, de nombreuses molécules doivent être attachées à des protéines appelées facteurs de transport (TF), qui agissent comme des navettes que le PNJ reconnaît. Mais le PNJ est confronté à un défi :il doit reconnaître et se lier avec précision aux TF pour les laisser passer sans admettre le trafic indésirable, mais il doit les laisser passer rapidement - en quelques millisecondes - pour que la cellule puisse remplir ses fonctions. Protéines connues pour se lier avec précision à des molécules spécifiques, comme les anticorps, restent normalement collés à leurs objectifs pendant des périodes allant jusqu'à des mois.

"Comment diable avez-vous le genre de spécificité que nous voyons dans les interactions protéine-protéine comme les anticorps, et pourtant avoir le genre de vitesse que nous voyons avec de l'eau sur une casserole en téflon ?" a demandé Michael Rout, professeur à l'Université Rockefeller qui était l'un des co-auteurs principaux de l'ouvrage.

Pour étudier ce paradoxe, L'équipe de Rout, en collaboration avec une équipe dirigée par David Cowburn de l'Albert Einstein College of Medicine, a examiné le matériau à l'intérieur du pore nucléaire. L'ouverture est bordée d'un type de protéines connues sous le nom de polypeptides intrinsèquement désordonnés - des étendues d'acides aminés sans forme définie.

"Les trucs qui remplissent le PNJ sont... comme des spaghettis, de très longs brins faits d'une sorte de truc ondulant, " a déclaré Ryo Hayama, le boursier postdoctoral qui était l'un des co-premiers auteurs de l'étude.

Les polypeptides intrinsèquement désordonnés du NPC sont appelés nucléoporines phénylalanine-glycine, ou FG Nups. Les interactions entre les FG Nups et les TF sont essentielles à la fonction de contrôle du pore nucléaire. Mais comment fonctionne cette interaction, soit dans des cellules saines ou malades, n'est pas bien compris, principalement en raison des défis liés à l'étude des protéines présentant un trouble intrinsèque.

"Les méthodes conventionnelles comme la microscopie électronique ou la cristallographie ne peuvent donner qu'une vue très littéralement floue, parce que les protéines elles-mêmes sont floues, " Dit Rout. " Ils sont désordonnés et se déplacent. "

Hayama et le co-premier auteur Samuel Sparks ont réalisé des expériences thermodynamiques dans lesquelles ils ont construit des FG Nups avec un nombre différent de répétitions FG et mesuré la quantité de chaleur qu'ils dégageaient lorsqu'ils étaient mélangés avec des protéines de facteur de transport. Ces données pourraient être utilisées pour calculer comment le nombre de points de contact entre le facteur de transport et le NPC affectait la force et la rapidité avec lesquelles ils se lient les uns aux autres.

Ils ont découvert que la clé de cette interaction étant si spécifique, encore éphémère, était dans beaucoup rapide, contacts transitoires entre les facteurs de transport et les FG Nups. De même pour les fils et les crochets de Velcro, chaque paire d'acides aminés de la région FG Nup n'est attachée que très faiblement au facteur de transport, avec un résultat global d'affinité entre les deux partenaires; mais contrairement au Velcro, les partenaires n'ont pas été collés plus longtemps que nécessaire pour que le facteur de transport traverse le pore nucléaire.

"Je ne peux penser à aucune analogie dans la vie normale qui fasse ce que cela fait, " Dit Rout. " Vous avez ce flou d' (acides aminés) qui s'allument et s'éteignent (le facteur de transport) à une vitesse extraordinaire. "

Cette interaction "floue" est inhabituelle, et peut-être un cas extrême parmi les interactions protéine-protéine dans les cellules, dit Cowburn. Mais le comprendre est important pour contrôler l'accès au noyau, une vulnérabilité clé dans la fonction cellulaire. "Dans les cancers, il peut y avoir des mutations dans le complexe des pores nucléaires et dans les facteurs de transport cellulaire, " Cowburn a dit. " Et, de même, de nombreux virus sont connus pour cibler délibérément le complexe de pores nucléaires et les facteurs de transport et les altérer afin d'usurper la (cellule) à leurs propres fins. Ce qu'ils font précisément et comment ils le font n'est toujours pas connu, parce que nous essayons toujours de démêler le mécanisme normal."