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La protéine Ras existe dans pratiquement tous les objets vivants et est importante à toutes les cellules vivantes. Elle est responsable de nombreuses fonctions, mais sans doute le plus important est qu'elle régule la croissance des cellules. Le mécanisme moléculaire grâce auqu...
Des chercheurs définissent mieux le mécanisme de la croissance cellulaire de la protéine Ras
La protéine Ras existe dans pratiquement tous les objets vivants et est importante à toutes les cellules vivantes. Elle est responsable de nombreuses fonctions, mais sans doute le plus important est qu'elle régule la croissance des cellules. Le mécanisme moléculaire grâce auquel la protéine Ras accélère la division de la guanosine triphosphate (GTP), en ralentissant par conséquent la croissance cellulaire, a été décrit désormais par le Prof. Dr Klaus Gerwert, un biophysicien de la Ruhr-Universität Bochum, en Allemagne dans l'Online Early Edition de la revue PNAS.

Ses résultats ont suivi l'utilisation combinée de la spectroscopie infrarouge et des simulations informatiques. Ils ont pu démontrer que la protéine Ras met une chaîne de phosphate sous pression à un tel point qu'un groupe de phosphate peut facilement se détacher, le frein à la croissance cellulaire.

La protéine Ras mutée est impliquée dans la formation des tumeurs, car cette réaction ralentit et le frein à la croissance cellulaire échoue. «Nos résultats pourraient permettre de développer de petite molécules qui rétablissent la vitesse correcte des protéines Ras», affirme le Prof. Gerwert. «De telles molécules seraient par la suite intéressantes pour la thérapie moléculaire du cancer.»

Les maladies telles que la leucémie myéloïde chronique (CLM) peuvent actuellement être traitées à l'aide de thérapie moléculaire du cancer au moyen de médicaments tels que Gleevec; toutefois, les molécules avec un effet similaire contre la protéine Ras mutée n'ont pas encore été découvertes. «Depuis que nous sommes désormais capables d'explorer les réactions de la protéine Ras avec une résolution particulièrement meilleure, on espère qu'il sera possible de désamorcer la molécule mutée à l'aide de médicaments tels que Gleevec et rétablir le rythme de la cellule», affirme le Prof. Gerwert.

D'habitude, la protéine Ras interrompt la croissance cellulaire en détachant un groupe de phosphates de la petite liaison GTP. GTP possède trois groupes interliés de phosphates. S'il est présent dans l'eau, le troisième groupe de phosphate peut se séparer de façon spontanée, même sans l'aide de la protéine Ras. Le processus est cependant très lent. Ras accélère le partage de l'ordre de cinq fois, et c'est également le cas pour une seconde protéine, appelée GAP. La raison de cette accélération vient d'être découverte par l'équipe de la Ruhr-Universität Bochum.

Ras amène la chaîne des trois groupes de phosphate à la GTPase sous une certaine forme. Les troisième et second groupes de phosphate sont tournés l'un contre l'autre afin que la chaîne soit mise sous tension. «C'est comme remonter une suspension sur une petite voiture en tournant la vis», explique le Prof. Gerwert.

«Ras agit comme une vis, les groupes de phosphate forment la suspension.» La protéine GAP exerce une pression sur la suspension en tournant le premier groupe de phosphate contre le second. Ainsi, la GTP entre dans un tel état de haute énergie que le troisième groupe de phosphate peut facilement se détacher de la chaîne - comme une petite voiture démarre spontanément après que la suspension ait été remontée.

Les résultats ont été obtenus à l'aide de la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) à résolution temporelle mis au point à l'institut de biophysique. Grâce à cette technique, les scientifiques suivent les réactions et interactions des protéines avec une résolution hautement spatiale et temporelle de façon beaucoup plus précise qu'en utilisant un microscope. «Toutefois, la spectroscopie n'offre pas d'aussi bonnes images qu'un microscope, mais seulement des spectres infrarouges très complexes», explique le PD Dr Carsten Kötting de l'équipe de recherche. «Tel un code secret qui doit être déchiffré.»

En raison de l'énorme effort computationnel, les grandes molécules telles que la protéine complète ne peuvent pas être actuellement décrites de façon fiable à l'aide de ces simulations mécaniques appelées quantiques. C'est pourquoi, les chercheurs ont limité leur analyse à la GTP et la partie de la Ras ou de la protéine GAP qui interagit directement avec la GTP. Ils ont décrit le reste des protéines à l'aide d'une simulation de la dynamique moléculaire moins élaborée.

«En rassemblant toutes les simulations différentes, il est facile de s'égarer», affirme Till Rudack. «C'est pourquoi nous devons vérifier la qualité des résultats en comparant les spectres simulés avec ceux infrarouges mesurés.» Si les spectres obtenus avec les deux techniques concordent, la structure des protéines peut être déterminée avec une précision d'un millionième de micromètre, comme l'a démontré l'étude de la Ruhr-Universität Bochum.
Source: Ruhr-Universität Bochum; PNAS

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Numéro d'enregistrement: 35047 / Dernière mise à jour le: 2012-09-21
Catégorie: miscellaneous
Fournisseur: ec