9.9 : Le protéasome

En raison d'erreurs de transcription dans l'épissage et la traduction d'ARN, certaines protéines ne se replient jamais correctement et ont besoin d'être dégradées. Chez les eucaryotes, la principale voie de dégradation sélective des protéines est la voie ubiquitine-protéasome. Une ubiquitine ligase peut faire la différence entre une protéine normale et une protéine cible en reconnaissant certains signaux de dégradation sur leur surface.

Elle catalyse ensuite le transfert de plusieurs molécules d'ubiquitine vers un acide aminé spécifique sur les protéines cibles pour les marquer pour la dégradation. Ces protéines poly-ubiquines sont dégradées par un complexe de protéase dépendant de l'ATP appelé protéasome. Chaque protéasome se compose d'un cylindre central creux, ou cœur, et de grands complexes protéiques en forme d'anneau appelés coiffes, à une ou deux extrémités du cœur.

Le cœur est formé par plusieurs sous-unités de protéines qui s'assemblent sous forme de pile d'anneaux. Les sites actifs protéolytiques du cœur se trouvent dans sa chambre interne creuse. Les coiffes à l'extrémité du cœur du protéasome agissent comme les gardiens, et ne permettent qu'aux protéines marquées par l'ubiquitine d'entrer dans le cœur.

Les coiffes contiennent une désubiquitinase qui clive l'ubiquitine de la protéine substrat afin que l'ubiquitine libérée puisse être recyclée. Le coiffe utilise ensuite l'énergie de l'hydrolyse de l'ATP pour déplier la protéine cible et commence à alimenter la protéine dans le cœur. Avec des cycles successifs d'hydrolyse de l'ATP, la protéine dépliée atteint le cœur du protéasome où elle est digérée par les protéases qui tapissent la chambre intérieure.

Le protéasome convertit la protéine entière en chaînes peptidiques courtes qui sont alors libérées dans le cytosol. Ces peptides sont ensuite dégradés par les peptidases cytosoliques dans leurs acides aminés constitutifs, qui peuvent être réutilisés par la cellule.