Des enzymes qui s’assemblent en gouttelettes peuvent accélérer les réactions cellulaires
Dans une étude récente, des chercheurs du MIT ont mis en lumière un mécanisme fondamental par lequel les cellules organisent leur contenu : la séparation de phase. Ce phénomène, similaire à la formation de gouttelettes d’huile dans une solution de vinaigre, permet aux protéines de se regrouper en gouttelettes hautement concentrées, essentielles au bon fonctionnement des enzymes appelées kinases.
Les chercheurs ont découvert que la formation de gouttelettes optimise les conditions biochimiques nécessaires pour que les kinases catalysent des réactions, leur permettant d’activer plus rapidement les voies de signalisation cellulaire. Dans certains cas, cette formation de gouttelettes peut même modifier les réactions catalysées par les kinases.
Lindsay Case, professeur adjoint de biologie au MIT et auteur principal de l’étude, souligne l’importance de comprendre comment ces gouttelettes se forment pour concevoir des médicaments ciblant les kinases, dont certaines peuvent être hyperactives dans les cellules cancéreuses.
Nicholas Lea, étudiant diplômé au MIT, est l’auteur principal de l’article publié dans Cell Reports.
Formation de gouttelettes
Depuis ses débuts en tant qu’étudiante diplômée, Case a étudié l’organisation physique des molécules à l’intérieur des cellules. Elle a observé que les kinases, qui activent d’autres protéines en ajoutant des groupes phosphate, changent d’organisation en fonction de la présence d’informations signalétiques.
La phase de séparation, un mécanisme que les cellules utilisent pour s’organiser, est comparée à la séparation d’huile et de vinaigre dans une vinaigrette. Les protéines peuvent s’auto-assembler en gouttelettes denses dans le cytoplasme cellulaire lorsque leur concentration est suffisamment élevée.
Dans cette étude, Case et Lea ont testé l’hypothèse selon laquelle la phase de séparation pourrait augmenter l’activité des kinases. Ils se sont concentrés sur la kinase de l’adhésion focale (FAK), qui s’active lorsque les cellules se fixent à leur environnement, déclenchant des signaux de croissance et de survie. Des résultats montrent qu’une xpression de FAK, même lorsque les cellules ne sont pas fixées, entraîne la formation de gouttelettes et active des signaux de croissance.
Conséquences et implications
Ces découvertes suggèrent que l’expression excessive de FAK dans les cellules cancéreuses pourrait favoriser la séparation de phase, contribuant ainsi à la progression et à la métastase du cancer. Interférer avec la capacité de FAK à former des gouttelettes pourrait représenter une nouvelle stratégie pour le développement de médicaments anticancéreux.
Les chercheurs ont également étudié d’autres kinases, Mst2 et Abl, qui montrent des comportements similaires en phase de séparation, augmentant leur activité enzymatique. Pour Mst2, cela semble être une stratégie utilisée par les cellules saines pour réguler une voie de signalisation impliquée dans la croissance cellulaire.
Enfin, en utilisant un modèle d’apprentissage automatique, les chercheurs estiment qu’environ 45 % des 500 kinases présentes dans les cellules humaines pourraient avoir la capacité de former des gouttelettes.
Cette recherche pourrait ouvrir la voie à de nouvelles approches thérapeutiques en ciblant la formation de gouttelettes pour améliorer l’efficacité des traitements tout en réduisant les effets secondaires.
Source : MIT News
