Le mécanisme d'action de la protéase rhomboïde enfin révélé
Les protéines de la famille des protéases rhomboïdes intramembranaires sont connues pour leurs importantes fonctions biologiques, dont la signalisation intercellulaire, la dynamique mitochondriale et l'invasion des parasites eucaryotes. On sait par contre peu de choses sur leur mécanisme de fonctionnement chez les mammifères et les bactéries, malgré des données récentes sur les structures cristallines des protéases procaryotes intramembranaires. Cela est essentiellement dû au manque d'informations sur les complexes protéase rhomboïde-substrat. Pour éclairer la fonction de ces enzymes, les scientifiques du projet RHOMBOID SUBSTRATES ont étudié leurs substrats naturels en combinant une analyse avancée de la spécificité du substrat, la protéomique quantitative et la génétique. Les substrats identifiés ont aidé le consortium à élucider les mécanismes sous-tendant la fonction biologique de certaines protéases rhomboïdes dans les cellules épithéliales humaines, ainsi que dans des bactéries modèles. De nouveaux substrats pour cerner le mécanisme d'action du substrat rhomboïde Des travaux sur les protéases rhomboïdes d'E. coli et de B. subtilis ont révélé qu'elles contrôlent la qualité des protéines membranaires, de façon similaire à la dégradation associée au RE (réticulum endoplasmique) dans les cellules eucaryotes. En ce qui concerne les protéases rhomboïdes de mammifère, le projet s'est intéressé au RHBDL2, l'une des quatre homologues d'enzyme connus présents dans la voie sécrétoire. Le RHBDL2 se localise dans la membrane plasmique où il agit comme une sécrétase en catalysant la protéolyse des protéines transmembranaires de la surface des cellules. Les chercheurs ont utilisé la protéomique quantitative pour identifier le répertoire des substrats du RHBDL2. Ils ont étudié diverses molécules nouvelles qui sont spécifiquement clivées par le RHBDL2, dont le récepteur de l'interleukine-6, l'inhibiteur de protéase de surface cellulaire Spint-1, le récepteur de collagène tyrosine kinase DDR1, la N-cadhérine, et d'autres. Il est intéressant de noter que ces substrats montraient une spécificité élevée car ils ne pouvaient être clivés que par le RHBDL2 et par aucun autre paralogue rhomboïde. L'équipe a découvert les principes fondamentaux de la reconnaissance du substrat par les protéases rhomboïdes et résolu pour la première fois la structure d'un complexe associant une protéase intramembranaire à des peptides dérivés du substrat. «Nous avons ainsi pu mettre au point de nouveaux tests d'activité très sensibles et polyvalents et, encore plus important, découvrir une nouvelle classe d'inhibiteurs de la protéase rhomboïde qui présentent une puissance et une sélectivité sans précédent et justifient clairement la façon de modifier leur sélectivité», explique le Pr Strisovsky, coordinateur du projet. Les composés identifiés constituent les premiers outils pour étudier la fonction biologique des protéases rhomboïdes mais ils peuvent également être utilisés comme inhibiteurs pharmaceutiques de ces enzymes. L'intérêt clinique des protéases rhomboïdes L'importance clinique des protéases rhomboïdes ne commence qu'à apparaître. «L'analyse de l'expression génique de RHBDL2 et de nos substrats les plus rigoureusement caractérisés montre qu'ils sont fortement exprimés dans les épithéliums de la peau, des voies aériennes et du tube digestif et que leur expression est modifiée dans des états pathologiques similaires», poursuit le Pr Strisovsky. Certains des substrats identifiés semblent contribuer au maintien de l'homéostasie épithéliale, un processus complexe qui exige la régulation de l'adhésion et de la migration cellulaires, ainsi que de la détection de l'environnement extracellulaire. Étant donné que l'altération de l'homéostasie épithéliale est une caractéristique de nombreuses maladies telles que le cancer, les inflammations et la fibrose, les protéases rhomboïdes pourraient jouer un nouveau rôle thérapeutique. Parmi les autres exemples de protéases rhomboïdes présentant un potentiel clinique, on peut citer l'homologue PfROM4 de Plasmodium falciparum. Nécessaire au caractère infectieux du parasite, son inhibition pourrait avoir des effets antipaludiques. La protéase rhomboïde mitochondriale humaine PARL fonctionne en outre comme un régulateur négatif de la dégradation mitochondriale. Comme la pathogénèse de la maladie de Parkinson est associée à l'accumulation de mitochondries endommagées, le fait de favoriser l'autophagie mitochondriale en inhibant PARL pourrait avoir des effets neuroprotecteurs. Globalement, les résultats et produits du projet RHOMOBOID SUBSTRATES améliorent notre connaissance et notre compréhension des rôles physiologiques de ces importantes enzymes.
Mots‑clés
Protéase rhomboïde, RHOMBOID SUBSTRATES, RHBDL2, homéostasie épithéliale, PfROM4, PARL