Les chercheurs ont réussi à élucider la structure tridimensionnelle d’un complexe protéique impliqué dans la vision chez les vertébrés à un niveau de résolution atomique, une découverte prometteuse en termes de compréhension des processus de signalisation biologique et du développement de plus du tiers des médicaments actuellement disponibles sur le marché.
Les résultats illustrent comment les signaux des photons (particules de lumière) sont amplifiés au niveau de l’œil. Mais surtout, l’étude permet de comprendre comment la plus grande famille de protéines membranaires cellulaires – les récepteurs couplés à la protéine G (RCPG) – fonctionne chez l’homme.
« Ils sont impliqués dans presque tous les phénomènes biologiques du corps humain – la manière dont nous percevons la lumière, le goût, l’odeur, le rythme cardiaque ou la contraction musculaire – et ils sont la cible de plus de 30% des médicaments utilisés actuellement », a déclaré Yang Gao, co-auteur de cet article et chercheur postdoctoral au laboratoire Richard Cerione, Professeur de Chimie et de Biochimie au Goldwin Smith, et co-auteur adjoint.
On compte plus de 800 RCPG chez l’homme qui signalent par l’intermédiaire une vingtaine de protéines G différentes. Les RCPG sont responsables de la détection d’un large éventail de signaux extérieurs – tels que les hormones, la lumière et les sens de l’odorat et du goût – et de l’induction de réponses correspondantes dans la cellule. Chez les vertébrés, la rhodopsine RCPG est capable de détecter le signal d’un seul photon et de l’amplifier 100 000 fois en activant la transducine et les effecteurs en aval de la protéine G.
Les chercheurs ont utilisé la cryomicroscopie électronique pour obtenir des structures à un niveau atomique du complexe rhodopsine-transducine. Non seulement ces structures constituent la base moléculaire de la vision chez les vertébrés, mais elles révèlent également un mécanisme jusqu’alors méconnu de la manière dont les RCPG activent les protéines G en général.
« Ce que nous avons appris de ces structures pourrait être largement applicable à d’autres systèmes de signalisation GPCR « , a déclaré Sekar Ramachandran, co-auteur et associé de recherche principal au Laboratoire de Cerione.
En apprenant davantage sur la façon dont différents récepteurs se couplent spécifiquement avec différentes protéines G, les chercheurs espèrent mieux comprendre la conception de médicaments qui régulent spécifiquement la signalisation des RCPG. Les effets secondaires des médicaments surviennent lorsque les thérapies ne sont pas suffisamment spécifiques en ciblant à la fois les voies nocives et les voies bénéfiques, a expliqué M. Yang.
Hongli Hu, chercheur postdoctoral et co-auteur principal au département de Biologie Structurale de Stanford; Georgios Skiniotis, co-auteur adjoint et professeur de Physiologie Moléculaire et Cellulaire et de Biologie Structurale à Stanford.
Références
https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(19)30440-X
