Si Anfinsen avait su...

Publié le par seven

Aujourd’hui, au menu : génétique. Avec un chapitre de l’histoire des plolymorphismes mononucléotidiques ou single nucleotide polymorphisms (SNPs), chapitre qui risque de faire du bruit. Déjà, l’article est paru dans Science (1), ce qui est un bon début question gestion d’image.

Les SNP sont des variations de la séquence d’un gène touchant un seul nucléotide, plus ou moins fréquentes dans la population générale, et n’ayant « en principe » pas de conséquence fonctionnelle. Il y en aurait environ 1/10000 paires de base dans le génome.

On sait bien aujourd’hui qu’un grand nombre de maladie sont multifactorielles, et admettent des facteurs environnementaux et génétiques. Le facteur génétique est alors le plus souvent polygénique. Ainsi, la modification d’un seul gène n’est pas suffisante pour le développement de la maladie. Le mode de transmission de maladies, et plus largement de phénotypes polygéniques, n’est donc pas mendélien. Pour les étudier, on peut rechercher une association (et pas une liaison) entre le phénotype et certains polymorphismes, par exemple de type SNP. (Ca va jusqu’ici ?)

Ces dernières années, plusieurs associations ont ainsi été mises en évidence. L’une d’entre elle concerne des SNP du gène MDR1 (Multi-drug resistance, le nom importe peu) codant pour une protéine PgP (idem) qui est un transporteur multidrogue : elle fait sortir plein de molécules de la cellule (genre vous quand vous êtes de corvée poubellistique). Des modulations de son activité pourraient expliquer des phénomènes de résistance à divers traitements. Des études d’association ont obtenu des résultats peu reproductibles (c’est leur problème principal) et parfois contradictoires (gain ou perte de fonction). Et de toutes façons, une association, c’est bien joli, mais ça ne signifie pas causalité.

L’étape suivante est donc de démontrer que le SNP a un retentissement fonctionnel (2). C’est l’objet de l’article sus-cité.

Le polymorphisme en question, que j’appellerai A par commodité,  est dit synonyme : le codon mutant code pour le même acide aminé. Mais il est en fait transmis en bloc avec deux autres SNPs (= haplotype), l’un B synonyme aussi , l’autre C non-synonyme. Les auteurs ont construits plein de mutants avec toutes les combinaisons possibles de ces 3 SNP : isolés, par paire, puis les 3, et les ont transfectées dans plusieurs types de cellules (humaines et simiesques). Ils ont ensuite étudié les effets de divers inhibiteurs de la PgP, et ont montré que la sensibilité de la protéine à leur action était à la présence de A, et non de C, ce qui aurait été « plus commode » puisque C est non synonyme. Par ailleurs, A seul n’était pas suffisant : il faut qu’ils soit associé à B et/ou à C.

Ensuite, ils ont montré:  

        1) que l’action des inhibiteurs de la PgP étaient moindre sur les cellules mutantes.

 

        2) que ceci n’était pas lié à une diminution de la formation de l’mARN de PgP, ni à la formation d’un mARN plus court que la normale ou de séquence différente de celle "attendue" de par la séquence ADN  

 

        3) mais à une conformation tridimentionnelle différente de la protéine.

L’hypothèse est la suivante: les codons synonymes ne sont pas équivalents : leur fréquence d'utilisation varie au sein du génome. Or la cinétique de l’activité des ribosomes qui traduisent l’mARN en protéine, n'est pas uniforme. Elle est notamment modulée par la quantité de tARN environnante. Et celle-ci dans de nombreux organismes, est proportionnelle à la fréquence d'usage du codon. Or de la cinétique des ribosomees vont dépendre les interactions entre différentes régions de la protéine au cours de sa synthèse, et donc sa conformation finale. Et ainsi sa fonction. La démonstration de cette hypothèse in vivo est bien compliquée. Mais ce papier in vitro apporte en tous cas une contribution plus que non négligeable (c'est pas très français, ça). 

                                 

                                  Translation kinetics and protein folding.(3)

Démonstration du caractère éronné d'un vieux principe. Anfinsen écrivit ainsi "the information necessary to specify the native three-dimensional structure of a protein—which largely defines its function—is contained solely in its amino acid sequence" (Science, 1973). Mais bon, c'était il y a 34 ans...

C’est aussi un papier vraiment intéressant, pour les raisons (2). Il y a certes encore du boulot, avant d'expliquer en quoi la résitance au traitement peut être prédite per les SNP du gène MDR1. En effet dans leur papier, si j'ai bien compris, les cellules mutantes avaient la même activité de base vis-à-vis des substrats de PgP que les Wild Type. Seule leur modulation par les inhibiteurs de celle-ci était diminuée. Mais à chaque jour suffit sa peine, n'est-il pas?   

 

(1)A "Silent" Polymorphism in the MDR1 Gene changes Substrate Specificity.  C. Kimchi-Sarfaty et al, Science 315, 525 (2007);

 

(3) SNPs, Silent But Not Invisible. Anton A. Komar. Science 315, 466 (2007)

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Tom Roud 29/01/2007 05:33

Incroyable cette histoire !Un mythe s'effondre (pour moi)...Donc, si je comprends bien, la conformation d'une protéine peut dépendre de sa cinétique de formation ? Est-ce général ? Y a-t-il eu des manips de conformation/déconformation à des T différents ?Et finalement, cette histoire d'"entonnoir", c'est donc du pipeau ?Je ne vais pas en dormir de la nuit...

seven 29/01/2007 10:23

Merci pour ton commentaire. J'espère que tu as pu t'endormir quand même! (Personnellement, ça a été dur)
Je n'ai pas trouvé de référence précise pour la variabilité de la cadence des ribosomes, mais selon les auteurs, c'est une donnés "well-known".
1)En tous cas, on a compris la même chose (c'est vrai que j'ai écrit ce que j'avais compris, alors c'est biaisé!)
2)Plusieurs travaux, essentiellement  in vitro, ont montré ce genre de résultats. De là à affirmer qu'ils peuvent être généralisés, je ne sais pas.
Voici une référence:  Synonymous codon substitutions affect ribosome traffic and protein folding during in vitro translation.Komar AA, Lesnik T, Reiss C.FEBS Lett. 1999.462(3):387-91.
3)Je ne sais pas non plus  pour les manips de "conformation-déconformation".
4) Il semble bien que le ribosome-entonnoir (c'est bien le sens de ta question?) puisse être rangé au placard, en effet!

Timothée 27/01/2007 17:57

Très bon article (j'adore les polymorphismes, de toute façon)Un papier qui se lit vite et qui m'a bien fait rire (c'est dire à quel point je suis atteint!)http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=coffeebrk.chapter.cb31_wax

seven 27/01/2007 20:17

Merci pour cette référence indispensable à toute personne cultivée..C'est marrant en effet. D'ailleurs, PgP est aussi appelée ABCB1: même famille que cette ABC1 (ATP Binding Cassette). Dans une veine voisine, et si les conditions de vie du conduit auditif externe te passionnent, voici un article qui m'a fait tombée de haut: moi qui pensais depuis des lustres que seuls les garçons risquaient d'avoir de longs et nombreux poils d'oreilles, me voilà toute retournée
Molecular evidence for absence of Y-linkage of the Hairy Ears trait. Lee AC. Eur J Hum Genet. 2004. 12(12) 1077-9.