Transport nucléaire
La caractéristique distinctive des cellules eucaryotes est la ségrégation de la synthèse de l’acide ribonucléique (ARN) et de la réplication de l’acide désoxyribonucléique (ADN) dans le noyau , le maintenant séparé de la machinerie cytoplasmique pour la synthèse des protéines. Par conséquent, les ARN messagers, les ARN ribosomiques, les ARN de transfert et tous les ARN cytoplasmiques d’origine nucléaire doivent être transportés de leur site de synthèse dans le noyau vers leur destination cytoplasmique finale. Inversement, toutes les protéines nucléaires doivent être importées du cytoplasme dans le noyau.
Le trafic des macromolécules entre le noyau et le cytoplasme se fait par l’intermédiaire des complexes de pores nucléaires (CPN). Les NPC sont de grandes structures protéiques qui forment des canaux aqueux à travers l’enveloppe ou la membrane nucléaire. Les CPN sont composés de copies multiples de jusqu’à une cinquantaine de protéines appelées nucléoporines et sont constitués de trois unités structurelles. Une armature centrale en forme d’anneau entourant le canal central du pore est prise en sandwich entre deux structures périphériques : l’anneau cytoplasmique d’où émanent huit fibrilles cytoplasmiques, et le rebord nucléaire qui ancre la corbeille nucléaire.
Le transport nucléaire dépend de signaux d’importation ou d’exportation qui font partie des molécules transportées. Ces signaux sont appelés respectivement signaux de localisation nucléaire (NLS) ou signaux d’exportation nucléaire (NES). Dans les protéines, il s’agit de séquences d’acides aminés spécifiques. Les NLS ou NES sont reconnus et liés par des récepteurs solubles d’importation ou d’exportation qui font la navette entre le noyau et le cytoplasme. L’interaction des récepteurs avec leurs cargaisons (ou substrats) peut être directe ou médiée par une protéine adaptatrice supplémentaire. Après s’être liés, les récepteurs de transport amarrent leurs cargaisons au NPC et facilitent leur translocation à travers le canal central du pore. Après avoir livré leurs cargaisons, les récepteurs sont recyclés pour initier d’autres cycles de transport. Selon ce modèle, un récepteur d’exportation (R) se lie à son substrat (S) dans le noyau et le transporte à travers le NPC vers le cytoplasme. Du côté du cytoplasme, la cargaison exportée est libérée et le récepteur retourne au noyau sans la cargaison. Inversement, un récepteur d’importation fixe sa cargaison d’importation dans le cytoplasme et la libère dans le noyau.
La grande majorité des récepteurs de transport nucléaire sont membres d’une grande famille de protéines qui présentent une grande affinité pour une petite GTPase, appelée Ran, sous la forme liée au GTP. Le GTP (guanosine triphosphate) est une molécule porteuse d’énergie utilisée dans la signalisation cellulaire. Une GTPase comme Ran peut transformer le GTP en GDP (guanosine diphosphate), ce qui modifie les propriétés de la GTPase. La GTPase Ran régule l’interaction des récepteurs avec leurs cargaisons.
La GTPase agit de concert avec plusieurs cofacteurs. La propriété frappante des cofacteurs de Ran est qu’ils sont localisés de manière asymétrique dans la cellule, certains étant principalement cytoplasmiques alors que d’autres se trouvent principalement dans le noyau. Cette asymétrie permet de contrôler le transport bidirectionnel entre le noyau et le cytoplasme.
voir aussi Transport membranaire ; Nucléotides ; Noyau ; Ciblage des protéines ; ARN
Elisa Izaurralde
Bibliographie
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