Des chercheurs découvrent comment les protéines transporteuses pénètrent dans la barrière membranaire
Une étude financée en partie par l'UE apporte de nouvelles connaissances sur la structure et le fonctionnement des protéines transporteuses, qui aident certaines substances à traverser les membranes des cellules. Une équipe internationale de chercheurs a élucidé la façon dont les protéines transporteuses font traverser la membrane cellulaire à certains composés chimiques et, plus important encore, comment elles empêchent d'autres substances de passer. L'étude a été financée par le sixième programme-cadre (6e PC), et ses résultats ont été publiés en ligne par la revue Science Express le 16 octobre. Le professeur So Iwata, de l'Imperial College de Londres au Royaume-Uni, a déclaré que les chercheurs ont éclairci les détails de la fonction moléculaire d'une protéine membranaire importante. «Nous savons maintenant comment la protéine facilite le transfert de l'hydantoïne à travers la membrane de la cellule, sans laisser passer aucune autre substance en même temps», explique-t-il. «Il est probable que d'autres protéines de transport membranaire utilisent cette méthode, même celles de notre corps [...]. Cette découverte est une étape très importante vers la compréhension des processus cellulaires fondamentaux.» Le professeur Peter Henderson de l'université de Leeds, co-auteur de l'étude, est d'avis que cette découverte «aidera les chimistes et les commanditaires industriels à mettre au point des médicaments afin de contrôler l'activité de ces protéines et de concevoir de nouveaux traitements». «La principale difficulté a été de produire suffisamment de protéines pour en étudier la structure», souligne le professeur Henderson. Les participants au projet ont dû mettre au point des méthodes pour amplifier l'expression du gène des protéines transporteuses chez certaines bactéries, puis extraire ces protéines et les purifier, «afin qu'elles conservent leur activité biologique». «Nous avons ainsi pu 'approvisionner' constamment les experts en 'cristallographie des protéines', une technique qui exige des rayons X très intenses», ajoute le professeur Henderson. Ces rayons sont disponibles à l'Installation Européenne de Rayonnement Synchrotron (ESRF), à Grenoble en France, et au synchrotron Diamond Light Source, dans le comté d'Oxford au Royaume-Uni. Les chercheurs du département des Sciences de la vie de l'Imperial College de Londres ont ainsi visualisé le transport de molécules d'hydantoïne par la protéine Microbacterium hydantoin permease (Mhp1), à travers une membrane cellulaire qui lui est normalement imperméable. Le transporteur Mhp1 se trouve dans la membrane lipidique qui entoure les cellules bactériennes. Les molécules qu'il parvient à transporter dans la cellule y sont converties en acides aminés, utilisés par exemple pour fabriquer des compliments alimentaires ou sous forme de boisson. Le processus est donc d'un grand intérêt commercial, en particulier pour l'industrie pharmaceutique. Les chercheurs ont étudié la structure de la protéine Mhp1 avant et après le passage de la molécule d'hydantoïne. Ils ont montré que Mhp1 s'ouvre du côté externe, laissant à l'hydantoïne la place de pénétrer dans la protéine transporteuse. Dès que la molécule d'hydantoïne est liée au transporteur, l'entrée se ferme derrière elle, bloquant le passage à toute autre substance. Par la suite, le côté interne du transporteur s'ouvre, libérant l'hydantoïne dans la cellule. Le rapport souligne que les transporteurs membranaires peuvent être classés en trois grands groupes: le premier comprend les transporteurs actifs qui fonctionnent en utilisant l'énergie provenant de la lumière, de réactions d'oxydoréduction ou de l'hydrolyse de l'ATP. Le deuxième groupe est également constitué de transporteurs actifs, mais ils utilisent l'énergie «gratuite» résultant de l'existence d'un gradient ionique. Le dernier groupe procède par diffusion facilitée, sans apport d'énergie. Les chercheurs ont débuté l'étude de cette protéine il y a huit ans, en coopération avec l'entreprise japonaise Ajinomoto Inc. La fonction de la protéine Mhp1 a été découverte à l'université de Leeds par le docteur Shinichi Suzuki, et les travaux sont brevetés au Japon et aux États-Unis. L'étude a été en partie soutenue par le consortium européen des protéines membranaires (E-MeP), une plateforme de recherche dédiée au développement et à la mise en oeuvre de nouvelles technologies qui contribuent à la compréhension des maladies humaines associées aux protéines membranaires.
Pays
Royaume-Uni