COMPARTIMENTS DE LA CELLULE ET TRI DES PROT

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COMPARTIMENTS DE LA CELLULE ET TRI DES PROTÉINES
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COMPARTIMENTS DE LA CELLULE ET TRI DES PROTÉINES

• IV - Peroxysomes

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PEROXYSOMES

• http//www.peroxisome.org/index.html

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Peroxysomes

• Une seule membrane
• Pas d'ADN, pas de génome, pas de ribosomes
• Importation des protéines à partir du cytosol
• Toutes les protéines doivent être importées
  (comme le RE)
• Présents chez tous les eucaryotes
• Contiennent des enzymes oxydatifs catalase,
  urate oxydase
• Définition biochimique (1960)
• une oxydase qui produit H2O2
• une catalase pour décomposer H2O2
• Utilisent de l'oxygène (vestige dun ancien
  organite qui métabolise loxygène)
• Rendus obsolètes par la mitochondrie
• Libèrent peu (pas) d'énergie

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A Morphologie
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Morphologie des peroxysomes

• Sphérique
• 0,1 ? à 1 ? de diamètre
• Contenu granulaire, parfois paracristallin
• Grand polymorphisme
• taille, nombre, composition
• en fonction de l'environnement

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Fahimia,HD1999

• Application des techniques cytochimiques pour la
  localisation des activités enzymatiques des
  peroxysomes
• POperoxysome
• a - Catalase
• b - Catalase
• cd - Urate oxydase
• e - Urate oxydase
• f - D-amino acid oxydase
• gh- Peroxysomes avec plaques marginales

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Fahimia,HD1999

• Application of immunoelectron microscopy for
  detection of peroxisomal protein antigens

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Fahimia,HD1999

• Sections from the livers of PEX 5-/- and control
  mice

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Fahimia,HD1999

• (a,b) Confocal micrographs of HepG2 cells labeled
  with antibodies to catalase (rhodamine), and
  tubulin (fluorescein)a Spherical form of
  peroxisomesb Tubular form of peroxisomes
• (ch) In situ hybridization of rat liver sections
  with digoxigenin-labeled cRNA probes
• c-f Albumine mRNA
• d-g Catalase
• e-h Acyl Co-A oxydase

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Flexibilité et dynamisme des peroxysomes

• levures sur un milieu riche en sucre ? petits
  peroxysomes
• levures sur un milieu riche en méthanol ? gros
  peroxysomes (pour oxyder le méthanol)
• levures sur des acides gras ? gros peroxysomes
  pour ?-oxyder les acides gras

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Fig 12-31

• Trois peroxysomes dhépatocyte de rat en ME

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Titorenko,VI2001(fig1).gif

• Aspects des peroxysomes dans différents organismes

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Peroxysomes

• RH2 02 ? R H2O2 2
  H2O
• R'H2 phénol, acide formique, formaldéhyde,
  alcool,
• Foie, Rein, rôle de détoxification

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Alcool

• CH3-CH2OH CH3-CHO
• ? oxydation des acides gras

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Formation des plasmalogènes

• Classe de phospholipides la plus abondante dans
  la myéline
• Rôle des peroxysomes dans les premières étapes de
  la synthèse
• Fréquence des atteintes neurologiques dans les
  maladies des peroxysomes

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Chez les plantes

• Type feuille
• Photorespiration consommation doxygène pour
  fixer CO2 dans les hydrates de carbone
• Type graine
• conversion des acides gras contenus dans les
  graines en sucre
• acide gras ? sucre cycle du glyoxylate ?
• ces peroxysomes sappellent glyoxysomes

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Fig 12-33

• Cellule de feuille de tabac
• Cellule de graine de tomate

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C - Biogenèse

• Importation des protéines de la lumière
• Importation des protéines de la membrane

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Schéma du routage
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Schéma du routage vers peroxysomes
CYTOSOL
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Signal dimport dans le peroxysome

• 3 acides aminés à l extrémité -C de la protéine
• parfois signal -N terminal
• processus mal connu
• au moins 23 protéines distinctes (appelées
  peroxines)
• nécessité dATP
• pas de nécessité de déplier la protéine ?
  processus différent de celui de la mitochondrie
• Pex5 (peroxine 5) suit limport tout au long de
  son trajet

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Peroxines

• Récepteurs protéiques solubles cytosoliques
• Protéines ancrées dans la membrane du peroxysome
  du côté cytosolique
• Au moins 23 types de protéines connus

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Peroxines

• Protéines nécessaires à la biogenèse des
  peroxysomes
• assemblage de la membrane
• import des protéines de la lumière
• prolifération des peroxysomes
• héritage des peroxysomes
• Codées par des gènes PEX

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Gènes PEX

• Limportance des peroxysomes est soulignée par
  lexistence de nombreuses maladies génétiques
  associées à des déficits peroxysomaux quon peut
  classer en deux catégories 
• Maladies résultant dun déficit dune seule
  enzyme peroxysomale
• Maladies résultant dun déficit dans la biogenèse
  du peroxysome

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1 - Maladies résultant dun déficit dune seule
enzyme peroxysomale

• Ces maladies résultent du déficit dune seule
  enzyme du peroxysome et naffectent donc en
  général quune seule voie métabolique
  peroxysomale
• Lhyperoxalurie de type I (alanineglyoxylate
  aminotransferase)
• La maladie de Refsum (phytanoyl-CoA hydroxylase)
• Ladrénoleucodystrophie liée à lX
• La chondrodysplasie rhizomélique ponctuée type II
  et III (dihydroxyacetone phosphate
  acyltransferase)
• Les déficits de la ß-oxidation (acyl-CoA oxidase,
  bifunctional protein, and thiolase)

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2 - Maladies résultant dun déficit dans la
biogenèse du peroxysome

• Ce sont les Peroxisome Biogenesis Disorders
  (PBDs)
• Ces maladies (léthales) affectent toutes les
  voies métaboliques du peroxysome et peuvent
  résulter de nimporte quelle mutation dans un au
  moins 13 gènes PEX connus. Le produit de ces
  gènes sappelle les peroxines et tous participent
  à la biogenèse du peroxysome.
• Le syndrome de Zellweger
• Ladrenoleucodystrophie néonatale
• La maladie de Refsum infantile
• La chondrodysplasie rhizomélique ponctuée type I.

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Les peroxines

• http//www.peroxisome.org/Scientist/Biogenesis/per
  oxins/membranebio.html

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Syndrome de Zellweger

• Défaut héréditaire de limport de protéines dans
  le peroxysome
• Peroxysome vides
• Anomalies du cerveau, foie, rein
• Mort précoce
• Dans certaines formes, mutation dans le gène de
  peroxine 2 (protéine membranaire intégrale de la
  membrane du peroxysome)

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Syndrome de Zellweger

• An autosomal recessive disorder due to defects in
  PEROXISOME biogenesis which involves more than 13
  genes encoding peroxin proteins of the
  peroxisomal membrane and matrix.
• Zellweger syndrome is typically seen in the
  neonatal period with features such as
• dysmorphic skull
• MUSCLE HYPOTONIA
• SENSORINEURAL HEARING LOSS
• visual compromise
• SEIZURES
• progressive degeneration of the KIDNEYS and the
  LIVER.
• Zellweger-like syndrome refers to phenotypes
  resembling the neonatal Zellweger syndrome but
  seen in children or adults with apparently intact
  peroxisome biogenesis.

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http//www.peroxisome.org/Scientist/Biogenesis/per
oxins/membranebio.html

• Peroxysome Membrane Protein

http//www.peroxisome.org/Scientist/Biogenesis/per
oxins/membranebio.html
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Import des protéines peroxysomales

• Le ciblage est toujours post traductionnel
• Ciblage des protéines membranaires (membrane
  Peroxysomal Targeting Signal mPTS)
• directement à partir du cytosol (mPTS1) ou
• indirectement via le RE (mPTS2)
• La machine d'importation pour la membrane est
  différente de celle pour la matrice
• Les protéines de la matrice ont besoin de mPTS 1
  et mPTS 2
• L'import dans la membrane et la matrice est
  médiée par leur récepteur qui agit avec le PTS de
  leur cargo

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Biogenèse

• Croissance de peroxysomes préexistants
• puis fission
• Comme mitochondries ou RE

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Fig 12-34
35
Holroyd,C2001 (fig1)
Réponse aux ? à la diapositive suivante
36
Curr Biol. 2005 Sep 2015(18)R774-6.
37
Organelle biogenesis Where did I come
from?Rachel SmallridgeNature Reviews Molecular
Cell Biology 6, 672 - 673 (01 Sep 2005)

• How do peroxisomes form in eukaryotic cells?
• A definitive answer to this question has been
  elusive, with some believing that,
• similar to the Golgi, peroxisomes are derived
  from the endoplasmic reticulum (ER)
• and others believing that, similar to
  mitochondria, they are autonomous entities.
• However, Tabak and colleagues now resolve this
  issue in Cell by showing that peroxisomes come
  from the ER. The authors worked in Saccharomyces
  cerevisiae and created a system that allowed the
  real-time imaging of peroxisome biogenesis.
• They focused on peroxin-3 (Pex3), an integral
  membrane protein that is essential for the
  biogenesis of these organelles. They made a yeast
  strain that could be induced to express
  endogenous levels of fluorescently labelled Pex3
  (Pex3 YFP) by putting the gene encoding this
  construct under the control of a
  galactose-inducible promoter and exposing cells
  to galactose for a limited time. In the absence
  of galactose, Pex3 and peroxisomes were absent
  from these cells.

38
Holroyd,C2001 (fig2)
39
Fujiki,Y2000(Fig1)

• Biogenèse des peroxysomes chez les mammifères

Les 4 groupes de peroxine
40
Randy SchekmanPeroxisomes Another Branch of the
Secretory Pathway?Cell, Vol. 122, 17, July 15,
2005
Peroxisomes Another Branch of the Secretory
Pathway ? Cell, Vol. 122, 17, July 15, 2005

• Figure 1. Where Do New Peroxisomes Come from?
• Peroxisomes may form by the budding of vesicles
  (pale orange) from the ER in a pathway that is
  distinct from that producing secretory transport
  vesicles (green) from the ER. In the secretory
  pathway, vesicles carry membrane and cargo
  proteins to the Golgi apparatus other vesicles
  retrieve some of the membrane material from the
  Golgi and return it to the ER. Pex3, an integral
  protein required for peroxisome formation,
  appears to originate in the ER and be packaged
  into vesicles (pale orange) by a budding or
  blebbing process that requires the Pex19 protein.
  Small precursor vesicles may fuse under the
  direction of two AAA ATPase proteins, Pex1 and
  Pex6, to form the functional large peroxisome
  (dark orange).

41
Titorenko,VI2001 (fig2) Nat Rev Mol Cell Biol
2,(5), 357
Import des protéines membranaires
42
Titorenko,VI2001 (fig3) Nat Rev Mol Cell Biol
2,(5), 357
Import des protéines luminales
43
Titorenko,VI2001(fig4) Nat Rev Mol Cell Biol
2,(5), 357

• Deux modèles de l'assemblage dynamique des
  peroxysomes

44
Titorenko,VI2001(fig5) Nat Rev Mol Cell Biol
2,(5), 357

• Deux modèles pour la formation des précurseurs
  des peroxysomes

45
Tabak,HF1999 (fig3) TiCB

• Importation des protéines dans la matrice
  (Peroxisomal Targeting Sequence)

46
Titorenko,VI1998(fig1).gif

• Essential role of The endoplasmic reticulum in
  peroxisome biogenesis

47
Titorenko,VI1998(fig2).gif

• Essential role of The endoplasmic reticulum in
  peroxisome biogenesis

48
Titorenko VI, Mullen RT.Peroxisome biogenesis
the peroxisomal endomembrane system and the role
of the ER.J Cell Biol. 2006 Jul 3174(1)11-7.

• Figure 1. Generalized models for the flow of
  membrane-enclosed carriers through the
  peroxisomal endomembrane system in yeast,
  mammals, and plants. PPT, preperoxisomal
  template PPV, preperoxisomal vesicle SV,
  secretory vesicle TBSV p33, TSBV 33-kD replicase
  protein.

Generalized models for the flow of
membrane-enclosed carriers through the
peroxisomal endomembrane system in yeast,
mammals, and plants
PPT, preperoxisomal template PPV, preperoxisomal
vesicle SV, secretory vesicle TBSV p33, TSBV
33-kD replicase protein