14/08/2011 - Les moteurs moléculaires économisent l'énergie cellulaire

Menéame

On découvre le mécanisme par lequel les moteurs cellulaires auto inhibent leur fonctionnement pour économiser de l’énergie. Les moteurs moléculaires, dans la plupart des types de cellules, travaillent pour transporter une charge interne, comme les organules associés à la production d’énergie et le transport de nutriments, y compris la cellule complète.

On a maintenant découvert comment ces moteurs moléculaires entrent dans un mode d’économie d’énergie.

Les moteurs moléculaires

Les cellules disposent de petits moteurs moléculaires pour transporter une charge, comme l’ARN messager et les organules, dans la cellule. Ce système de transport est très important, car le trouble des moteurs produit de défauts génétiques conduit à des maladies fatales chez l’homme.

Les moteurs moléculaires dans les cellules nerveuses

Les protéines qui constituent les moteurs cellulaires jouent un rôle important dans toutes les cellules eucaryotes, mais dans le cas des cellules nerveuses, elles sont particulièrement critiques. Les protéines synthétisées dans le corps de la cellule, comme les récepteurs des neurotransmetteurs, doivent être transportées vers l’axon. Les problèmes de ce système de transport peuvent être liés à un certain nombre de maladies neurologiques.

Un puzzle moléculaire est résolu

Une nouvelle étude publiée dans Science décrit comment les moteurs se replient sur eux-mêmes, en économisant de l’énergie, quand ils n’ont pas besoin de leurs services de transport. La solution de ce puzzle moléculaire fournit une nouvelle vision de la façon dont les protéines qui composent les moteurs moléculaires sont réglementées, et peut ouvrir de nouvelles voies pour le traitement de diverses maladies neurodégénératives, telles que l’Alzheimer et la maladie de Huntington.

L’économie d’énergie cellulaire dans le neurone

La kinésine 1 est la protéine motrice principale qui déplace une charge du corps de la cellule nerveuse vers l’axon. Une molécule typique de kinésine a deux queues à une extrémité qui se lient à la charge et deux têtes globulaires à l’autre extrémité qui roulent le long de fibres qui se trouvent à l’intérieur de la cellule appelées microtubules, de cette façon ils traînent la charge. Le mouvement des têtes, ou domaines moteurs, consomme l’énergie libérée par la rupture d’ATP, la molécule qui stocke l’énergie nécessaire au fonctionnement de la cellule.

Lorsqu'il n’y a pas de charge, la kinésine se replie sur elle-même pour empêcher que l’ATP ne soit gaspillé. Les scientifiques savaient qu’une queue s’unissait aux deux têtes pour maintenir la molécule dans un état de plénitude où le fonctionnement normal était interrompu, mais le mécanisme moléculaire sous-jacent était resté peu clair. Certaines possibilités avaient été proposées, mais les conclusions les plus récentes suggèrent une solution unique.

L’inhibition du domaine moteur

La nouvelle découverte a écarté toutes les propositions qui avaient été faites jusqu'à présent sur la manière dont la maîtrise de la queue inhibe le domaine moteur. Aucun changement de forme n’est provoqué dans le moteur et les surfaces qui interagissent avec l’ATP ou la piste des microtubules ne sont pas bloquées.

En fait, un des domaines de la colle interagir avec les têtes empêchant leur séparation. Comme la séparation des têtes est nécessaire pour la rupture de la molécule d’ATP et la génération d’énergie qui en résulte, cet obstacle fait que le moteur cesse de produire le "carburant" en l’absence de charge.

Autres kinésines

Les chercheurs suggèrent que d’autres kinésines peuvent être réglementées par le même mécanisme d’auto-inhibition. Les humains ont des douzaines de différents moteurs de kinésines qui transportent une variété de charges, y compris des protéines liées à la maladie d’Alzheimer, celle de Huntington et le Parkinson.

Les kinésines sont également impliquées dans la séparation des chromosomes pendant la division cellulaire, de sorte que ces moteurs peuvent être une cible pour les thérapies contre le cancer qui tentent d’arrêter les moteurs qui transportent les chromosome, ce qui peut empêcher les cellules cancéreuses de se multiplier.

La recherche a été financée par l’Institut de recherche sur le cancer du Royaume-Uni, les instituts nationaux de santé et la Fondation nationale pour la science des États-Unis et l’Agence pour la science, la technologie et la recherche de Singapour.

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