Le cytosol

Qu’est ce que le cytosol/hyaloplasme ?

phase liquide, translucide où baignent les organites mais aussi de nombreuses autres petites molécules.

Quelle est la différence entre cytoplasme et cytosol ?

• Cytoplasme : cytosol + organites

• Cytosol : uniquement la phase liquide (sans organites)

Que contient l’espace cytosolique non occupé par les organites ?

Le cytosquelette, les petites molécules, les vésicules, le système endosomal, lysosomal, phagosomes, etc…

Quels rôles joue le cytosquelette ?

• Maintenir la forme de la cellule

• Servir de transport intracellulaire

• Assurer un système d’ancrage

Quelle proportion du volume occupe le cytosol dans une cellule classique ?

Environ 50% du volume, l’autre moitié étant occupée par les organites

De quoi est composé le cytosol ?

• 85% d’eau

• AAs, acides gras, glycérol et sucres

• ions (Na+ qté - , Potassium K+ qté ++, Cl-, Mg2+, Ca2+)

• Gaz dissous (O2 et CO2)

• inclusions lipidiques, glycogène (stockage sucres et lipides)

• enzymes en très grand nombre, d’acides nucléiques et des nucléotides (ARNm ou ARNr).

• protéines du cytosquelette organisés

Qu’est ce qui fait varier la viscosité du cytosol ?

interactions des protéines (fibreuses ou globulaires) : 

• interactions fortes : cytosol plutôt visqueux (consistance d’un gel)

• interactions faibles : le cytosol plutôt fluide.

Comment se déroule la glycolyse dans le cytosol ?

• glucose entre dans la cellule, et est rapidement transformé en glucose-6-phosphate

• consomme de l’énergie par hydrolyse d’ATP 

• Se déroule exclusivement dans le cytosol en anaérobie

Quelles molécules peut synthétiser le cytosol ?

• la totalité de ses propres protéines (enzymes, constituants du cytosquelette)

• la majorité des protéines mitochondriales (protéines fonctionnelles et structurelles)

• la totalité des protéines contenues dans le nucléoplasme

• protéines extrinsèques de la membrane plasmique (celles sur la face cytosolique)

• protéines G (capable d'hydrolyser le GTP)

Qu’est ce que le code génétique ?

Un dictionnaire qui associe les codons (triplets de bases de l’ARNm) aux acides aminés

Quelle est la seule partie variable dans un ARNm ?

Les bases azotées (A, U, C, G)

Combien existe-t-il de bases et d’acides aminés différents ?

4 bases pour 20 acides aminés

Quel est le codon initiateur universel ? et les codons stop ?

• codon initiateur : méthionine (AUG) 

• codons stop : UAA, UAG, UGA

Quels acides aminés sont codés par un seul codon ?

La méthionine (AUG) et le tryptophane (UGG)

Quelles sont les 3 propriétés du code génétique ?

• Universel : identique pour tous les organismes vivants (animaux, plantes, bactéries, virus)

• Dégénéré : un même AA peut être codé par plusieurs codons. (troisième base qui diffère)

• Non chevauchant : l’ARNm est lu codon par codon, triplet par triplet du point de départ au point de terminaison

Quel complexe permet la traduction des protéines ?

Les ribosomes

Comment fonctionnent ces ribosomes ?

• recoivent des éléments nécessaires à la traduction dont les ARNt (apportent AAs) et l’ARNm (information qui sera à traduire)

• Composé de 2 unités : la petite sous-unité et la grande sous-unité qui elle contient peptidyl transférase (enzyme capable d’accrocher successivement un AA à la chaîne polypeptidique en cours d’élaboration)

Qu’est ce qu’une chaine peptidique ? et quelles liaisons forment-elles ?

Succession d’acides aminés liés par des liaisons amide (CO-HN) entre l’extrémité COOH d’un premier AA avec l’extrémité NH2 de l’AA suivant.

Quelles sont les 3 étapes de la traduction ?

• Initiation : assemblage du ribosome sur l’ARNm

• Élongation : accrochage des AAs les uns aux autres via la formation de liaisons peptidiques

• Terminaison : libération de la chaine polypeptidique

Comment se déroule l’activation de la méthionine durant l’initiation ?

activation de la méthionine : l’amino-acyl ARNt synthétase (enzyme) accroche la méthionine à un ARNt initiateur

1. enzyme utilise de l’ATP pour transformer l’AA d’abord en une molécule intermédiaire : amino-acyl-AMP (libère donc 2 pyrophosphates)

2. accroche l’acide aminé activé (amino-acyl) à l’extrémité 3’ de l’ARNt.

→ molécule prête à l’emploi : l’amino-acyl-ARNt (acide aminé fixé à son ARNt prêt à participer à la traduction)

Que se passe-t-il au niveau des ribosomes lors de l’initiation ?

Au début, les deux sous-unités du ribosome sont dissociées : 

• 4 à 6 facteurs d’initiation (eIF4f, eIF4a et eIF4b) et une hélicase (enzyme ATP-dépendant) s’associent au niveau de la coiffe de l’ARNm (5’)

• rejoints par la petite sous-unité associée à d’autres facteurs d’initiation : eIF2A + GTP + MET-ARNt

• ensemble se place sur le site P et commence la lecture de l’ARNm via une hélicase

• complexe rencontre un codon AUG → facteur eIF2A hydrolyse le GTP auquel il est lié → dissociation des facteurs d’initiation

• grosse sous-unité se fixe à la petite sous-unité → complexe ribosomal de 80S fonctionnel.

Comment se déroule l’élongation ?

• activation de l’amino-acyl ARNt (ARNt chargé) avec du GTP et deux facteurs eEF1

• liaison de l’ARNt dans le site A du ribosome (petite sous-unité)

• chaîne d’acides aminés qui était en construction sur le site P est transférée sur l’acide aminé du site A  : transpeptidation (chaîne grandit de 1 acide aminé)

• libération de l’ARNt (qui était sur le site P)

• translocation du site A au site P grâce à eEF2 et hydrolyse du GTP

Comment se déroule la terminaison de la traduction ?

• Ribosome arrive à un codon stop et s’arrete dans site A

• facteur eRF se lie au codon stop et provoque l’hydrolyse du peptidyl- ARNt et libère le peptide dans le cytoplasme.

Quels facteurs d’addressage des protéines existe-t-il et vers où dirigent-ils cet addressage ?

• SRP : réticulum

• NLS : noyau

Quelles sont les différentes modifications de protéines réalisables par le cytosol ?

• Phosphorylation-déphosphorylation

• Enlèvement Méthionine

• Méthylation, Carboxylation, Acétylation, Sulfatation de certains AAs

• Glycosylation (O-glycosylation)

• Accrochage d’acides gras

• Conformation 3D et possibilité +/- dépliement par les protéines de choc thermique

• Ubiquitination (= dégradation)

Quelles sont les différentes formes d’accrochage des acides gras ?

Quelles sont les caractéristiques des HSP ?

• localisation variable

• activité ATPasique sauf ubiquitine

• Rôle dans intégrité des autres protéines cellulaires, adressage, modifications post- traductionnelles et dégradation des protéines.

Quelles sont les 2 types d’HSP qui existent ?

• HSP constitutives : permanentes => ubiquitine

• HSP inductibles : apparaissent lors de phénomène de stimulation ou de stress et sont absentes à l’état normal

Quelles sont les différentes fonctions des protéines HSP ?

• acquisition de la forme tridimensionnelle des protéines

• déshabillage des vésicules

• dimérisation des récepteurs

Comment la protéine HSP assure-t-elle le déshabillage des vésicules ?

• clathrine + adaptine = formation de vésicules par bourgeonnement

• HSP 70 constitutive permet de retirer le manteau de clathrine de cette vésicule → peut se diriger vers d’autres compartiments

• désassemblage du manteau permet aussi de recycler clathrine et adaptine

Comment les HSP assurent-elles la dimérisation des récepteurs nucléaires ?

• Hormones stéroides (hydrophobes) traversent la membrane et se fixent sur HSP90 qui inactivent les récepteurs nucléaires

• Complexe récepteur-hormone libère HSP90 → dimérisation des récepteurs et fixation ADN sur séquences HRE

• → Déclenche transcription gènes cibles

Comment les anti-hormones peuvent-elles inhiber cette voie de transmission ?

• Empechent HSP de se détacher du récepteur → hormone ne peut pas se fixer

• Empechent complexe hormone-récepteur de se fixer sur ADN → pas de transcirption

• Bloquent directement la transcription

De quoi dépend la concentration d’une protéine ?

• vitesse de synthèse

• durée de vie

• vitesse de dégradation

Quels sont les 2 types de protéases qui existent ?

• protéases à pH acide (lysosomes)

• protéases à pH neutre (protéasomes, exopeptidase, clipase, caspase)

De quoi dépend la durée de vie des protéines ?

• nature du premier AA

• présence de séquence spécifiques qui augmentent la vitesse de dégradation (PEST, D-Box)

• AAs déstabilisants (Ile), moyennement déstabilisants (leu), stabilisants (mét/gly)

Quelle protéine est nécessaire à la dégradation par l’intermédiaire du protéasome ?

ubiquitine

Comment se déroule cette dégradation par le protéasome ?

1. Accrochage covalent de plusieurs molécules d’ubiquitine (sur lysine).

2. L’ubiquitine se fixe sur E1 → activation

3. Transfère sur E2 puis s’assemble à E3

4. E3 sélectionne la protéine à dégrader en fonction du coté N-ter

5. transfert de l’ubiquitine sur la protéine à dégrader

6. Adressage du substrat au protéasome (20S ou 26S) avec enzymes qui dégradent les protéines en petit peptides

7. recyclage de l’ubiquitine

8. transformation des petits peptides en acides aminés par les exopeptidases dans le cytosol

Quels sont les AAs résistants à la dégradation ubiquitaire ?

• Méthionine

• sérine

• alanine

• thréonine

• glycine

• cystéine

Quels sont les AAs favorisant la dégradation rapide ?

• Arginine

• lysine

• histidine… (demi-vie ~30 min)

Dans quel autre mécanisme le protéasome joue-t-il un role important ?

Dans l’immunité (infections virales)

Quelles sont les étapes de cette dégradation virale par le protéasome ?

1. Fixation du pathogène sur un récepteur

2. Endocytose et formation d’une vésicule

3. Ubiquitinylation de cette vésicule et dégradation des prot virales en petits peptides par protéasome

4. Passage des peptides antigéniques vers RE où molécules CMH I les transportent vers membrane (exocytose)

5. Reconnus par récepteurs CD8 des lymphocytes T et activation du système immunitaire

Quelles autres protéines peuvent aussi etre dégradées par le protéasome ?

protéines cytosoliques avec des anomalies structurelles ou défaut d’addressage

Qu’est ce qu’une protéine G?

molécule capable de fixer du GTP/GDP et libérer des phosphates

synthétisées dans le cytosol et peuvent subir accrochage de résidus d’acide gras

Quelles protéines G ne néessitent pas l’accrochage d’acides gras pour leur activité fonctionnelle ?

• dynamine

• protéine SAR

Quels sont les 2 grands groupes de protéines G ?

• grandes protéines G (hétérotrimériques)

• petites protéines G (monotrimériques)

Quelles sont les caractéristiques des grandes protéines G ?

• 3 sous-unités

• accrochage permanent à la membrane

• associés à la membrane et participent aux flux de membrane

• role dans la transmission de signaux hydrosolubles (couplés à RCPG à 7 domaines transmembranaires)

• action irréversible

Quelles sont les caractéristiques des petites protéines G ?

• Associées temporairement à la membrane

• Rôle principal : hydrolyse du GTP

Plusieurs familles avec des rôles très différents :

• ARF : bourgeonnement de vésicules, flux membranaire

• Rab : flux membranaires, formation et transport des vésicules et mécanismes d’endocytose

• Ras : activées par des récepteurs membranaires et agissent sur phénomènes de prolifération et de cycle cellulaire

• Dynamine : fermeture et internalisation de vésicules à cavéoles et à clathrines lors de l’endocytose

• Rho & Rac : organisation du cytosquelette

Pourquoi le calcium est-il important pour la cellule ?

Ses variations de concentration intracellulaire déclenchent de nombreux phénomènes cellulaires

Quelles protéines font intervenir le calcium pour fonctionner ?

Protéines contractiles

Où le calcium est il stocké ?

• mitochondire

• REG

• Noyau

• Golgi

Comment fonctionne la calmodulline ?

• Se lie simultanément à 4 ions Ca2

• Intervient dans la phorphorylation/déphosphorylation des protéines cytosoliques