Démarche volante : qu'arrive-t-il à la protéine à l'intérieur d'une cellule vivante

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 16:04

Beaucoup ne soupçonnent même pas à quel point des processus vraiment étonnants se déroulent en nous. Je vous propose de regarder plus loin le monde microscopique, que vous n'avez réussi à voir qu'avec l'avènement des derniers microscopes électroniques de nouvelle génération.

En 2007, des chercheurs japonais ont pu observer au microscope le travail de l'un des "moteurs moléculaires" d'une cellule vivante - la protéine ambulante myosine V, qui peut se déplacer activement le long des fibres d'actine et faire glisser les poids qui y sont attachés. Chaque étape de la myosine V commence par le fait qu'une de ses « pattes » (le dos) est séparée du filament d'actine. Ensuite, la deuxième jambe se penche vers l'avant et la première tourne librement sur la "charnière" reliant les jambes de la molécule, jusqu'à ce qu'elle touche accidentellement le filament d'actine. Le résultat final du mouvement chaotique de la première jambe s'avère être strictement déterminé en raison de la position fixe de la seconde.

Découvrons-en plus à ce sujet…

… kinesin marche comme ça

Tous les mouvements actifs effectués par les organismes vivants (du mouvement des chromosomes lors de la division cellulaire aux contractions musculaires) sont basés sur le travail des "moteurs moléculaires" - des complexes protéiques dont certaines parties sont capables de se déplacer les unes par rapport aux autres. Dans les organismes supérieurs, les moteurs moléculaires les plus importants sont les molécules de myosine de divers types (I, II, III, etc., jusqu'au XVII), capables de se déplacer activement le long des fibres d'actine.

De nombreux « moteurs moléculaires », dont la myosine V, utilisent le principe du mouvement de marche. Ils se déplacent par pas discrets d'environ la même longueur, et alternativement l'une ou l'autre des deux "jambes" de la molécule est devant. Cependant, de nombreux détails de ce processus restent flous.

Des chercheurs du département de physique de l'université Waseda de Tokyo ont mis au point une technique qui permet d'observer le travail de la myosine V en temps réel au microscope. Pour ce faire, ils ont construit une myosine V modifiée, dans laquelle les tiges des jambes ont la propriété de « coller » fermement aux microtubules de tubuline.

En ajoutant des fragments de microtubules à la solution de myosine V modifiée, les scientifiques ont obtenu plusieurs complexes dans lesquels un morceau de microtubule n'adhérait qu'à une branche de myosine V, tandis que l'autre restait libre. Ces complexes ont conservé la capacité de "marcher" le long des fibres d'actine et leurs mouvements ont pu être observés, car les fragments de microtubules sont beaucoup plus gros que la myosine elle-même et, de plus, ils ont été marqués avec des marqueurs fluorescents. Dans ce cas, deux modèles expérimentaux ont été utilisés: dans un cas, une fibre d'actine a été fixée dans l'espace, et les observations ont été effectuées sur le mouvement d'un fragment de microtubule, et dans le second, un microtubule a été fixé et le mouvement d'un un fragment de fibre d'actine a été observé.

En conséquence, la « démarche » de la myosine V a été étudiée en détail (voir la première figure). Chaque étape commence par la séparation de la branche « arrière » de la myosine de la fibre d'actine. Puis cette jambe, qui reste attachée à la fibre, se penche fortement en avant. C'est à ce moment que l'énergie est consommée (l'hydrolyse de l'ATP se produit). Après cela, la jambe «libre» (verte sur les figures) commence à se balancer de manière chaotique sur la charnière. Ce n'est rien de plus qu'un mouvement brownien. Dans le même temps, soit dit en passant, les scientifiques ont pu montrer pour la première fois que la charnière reliant les jambes de la myosine V ne restreignait pas du tout leurs mouvements. Tôt ou tard, la patte verte touche l'extrémité du filament d'actine et s'y attache. L'endroit où il s'attachera à la corde (et donc la longueur de foulée) est entièrement déterminé par l'inclinaison fixe de la jambe bleue.

Dans l'expérience, la recherche du filament d'actine avec la jambe libre de myosine V a pris plusieurs secondes; dans une cellule vivante, cela se produit apparemment plus rapidement, car la myosine marche sans poids sur ses jambes. Les poids - par exemple, les vésicules intracellulaires entourées de membranes - ne sont pas attachés aux jambes, mais à cette partie de la molécule, qui est représentée comme une "queue" sur la figure.