Vinculine - Vinculin
Dans les cellules de mammifères, la vinculine est une protéine membranaire du cytosquelette dans les plaques d' adhésion focale qui est impliquée dans la liaison des molécules d'adhésion de l' intégrine au cytosquelette d' actine . La vinculine est une protéine du cytosquelette associée aux jonctions cellule-cellule et cellule-matrice, où on pense qu'elle fonctionne comme l'une des nombreuses protéines en interaction impliquées dans l'ancrage de l'actine F à la membrane.
Découvert indépendamment par Benny Geiger et Keith Burridge , sa séquence est similaire à 20% à 30% à la -caténine , qui remplit une fonction similaire.
En se liant alternativement à la taline ou à la -actinine, la forme de la vinculine et, par conséquent, ses propriétés de liaison sont modifiées. Le gène de la vinculine se présente sous la forme d'une seule copie et ce qui ne semble pas être un proche parent prend le relais en son absence. Sa variante d'épissage métavinculine (voir ci-dessous) a également besoin de vinculine pour s'hétérodimériser et fonctionner de manière dépendante.
Structure
La vinculine est une protéine du cytosquelette de 117 kDa avec 1066 acides aminés . La protéine contient un domaine N-terminal acide et un domaine C-terminal basique séparés par un segment médian riche en proline . La vinculine consiste en un domaine de tête globulaire qui contient des sites de liaison pour la taline et la -actinine ainsi qu'un site de phosphorylation de la tyrosine, tandis que la région de la queue contient des sites de liaison pour la F-actine , la paxilline et les lipides .
Essentiellement, il y a une tête N-terminale de 835 acides aminés, qui est divisée en quatre domaines. Ceci est lié à la queue C-terminale avec une région de liaison.
La récente découverte de la structure 3D met en lumière la façon dont cette protéine adapte sa forme pour remplir diverses fonctions. Par exemple, la vinculine est capable de contrôler la motilité de la cellule en modifiant simplement sa forme d'active à inactive. Lorsqu'elle est dans son état «inactif», la conformation de la vinculine est caractérisée par l'interaction entre ses domaines tête et queue. Et, lors de la transformation vers la forme «active», comme lorsque le taline déclenche la liaison, l'interaction intramoléculaire entre la queue et la tête est rompue. En d'autres termes, lorsque les sites de liaison de taline (VBS) des hélices se lient à une structure de faisceau hélicoïdal dans le domaine de la tête de vinculine, la «conversion du faisceau hélicoïdal» est initiée, ce qui conduit à la réorganisation des hélices (α1- α- 4), résultant en une structure de faisceau à cinq hélices entièrement nouvelle. Cette fonction s'étend également aux cellules cancéreuses et régule leur mouvement et la prolifération du cancer vers d'autres parties du corps.
Mécanisme et fonction
La propagation et le mouvement des cellules se produisent par le processus de liaison des récepteurs de l' intégrine de surface cellulaire aux molécules d'adhésion de la matrice extracellulaire . La vinculine est associée à l'adhésion focale et aux jonctions adhérentes, qui sont des complexes qui nucléent les filaments d'actine et les agents de réticulation entre le milieu externe, la membrane plasmique et le cytosquelette d' actine . Le complexe au niveau des adhérences focales est constitué de plusieurs protéines telles que la vinculine, la -actinine, la paxilline et la taline, à la face intracellulaire de la membrane plasmique.
En termes plus spécifiques, l'extrémité aminée de la vinculine se lie à la taline, qui, à son tour, se lie aux -intégrines, et l'extrémité carboxy se lie à l'actine, aux phospholipides et aux homodimères formant la paxilline. La liaison de la vinculine à la taline et à l'actine est régulée par les polyphosphoinositides et inhibée par les phospholipides acides. Le complexe sert alors à ancrer les filaments d'actine à la membrane et contribue ainsi à renforcer la force sur la taline au sein des adhérences focales.
La perte de vinculine a un impact sur une variété de fonctions cellulaires; il perturbe la formation du complexe, et empêche l'adhésion et la propagation cellulaires. L'absence de la protéine démontre une diminution de la propagation des cellules, accompagnée d'une réduction de la formation de fibres de stress, de la formation de moins d'adhérences focales et de l'inhibition de l' extension des lamellipodes . Il a été découvert que les cellules déficientes en vinculine ont des cônes de croissance qui avancent plus lentement, ainsi que des filopodes et des lamellipoïdes moins stables que le type sauvage. Sur la base de la recherche, il a été postulé que le manque de vinculine peut diminuer l'adhésion cellulaire en inhibant l'assemblage d'adhésion focale et en empêchant la polymérisation de l'actine. D'autre part, la surexpression de la vinculine peut restaurer l'adhésion et la propagation en favorisant le recrutement de protéines du cytosquelette vers le complexe d'adhésion focale au site de liaison de l'intégrine. La capacité de Vinculin à interagir avec les intégrines du cytosquelette au niveau de l'adhésion focale semble être critique pour le contrôle de la mécanique du cytosquelette, de la propagation cellulaire et de la formation de lamellipodes. Ainsi, la vinculine semble jouer un rôle clé dans le contrôle de la forme en fonction de sa capacité à moduler la structure et la fonction de l'adhésion focale.
Activation
La vinculine est présente à l'équilibre entre un état actif et inactif. L'état actif est déclenché lors de la liaison à son partenaire désigné. Ces changements se produisent lorsque la vinculine interagit avec les points d' adhésion focaux auxquels elle se lie. Lorsque la vinculine réside sous sa forme inactive, la protéine est maintenue désignée pour le cytoplasme contrairement aux points d' adhésion focale liés à l'état actif. La molécule taline est considérée comme l'initiateur majeur de l'activation de la vinculine en raison de sa présence dans des complexes focaux. Le modèle combinatoire de la vinculine indique que la α-actinine ou la taline peuvent activer la vinculine seule ou avec l'aide de PIP2 ou d' actine . Cette activation a lieu par séparation de la connexion tête-queue au sein de la vinculine inactive.
Site de liaison
| VBS | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 tête de vinculine humaine (1-258) dans un complexe avec le site de liaison à la vinculine de taline 3 (résidus 1944-1969)
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| Identifiants | |||||||||
| symbole | VBS | ||||||||
| Pfam | PF08913 | ||||||||
| InterPro | IPR015009 | ||||||||
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Les sites de liaison de la vinculine se trouvent principalement dans la taline et les molécules de type taline, permettant la liaison de la vinculine à la taline, stabilisant les jonctions cellule-matrice à médiation par l'intégrine. Talin, à son tour, relie les intégrines au cytosquelette d' actine . La séquence consensus pour les sites de liaison Vinculin est LxxAAxxVAxxVxxLIxxA, avec une prédiction de structure secondaire de quatre hélices amphipathiques . Les résidus hydrophobes qui définissent le VBS sont eux-mêmes « masqués » et sont enfouis au cœur d'une série de faisceaux hélicoïdaux qui constituent le bâtonnet de taline.
Variantes d'épissure
Les muscles lisses et les muscles squelettiques (et probablement dans une moindre mesure dans le muscle cardiaque ) dans leur état bien différencié (contractile) co-expriment (avec la vinculine) une variante d'épissage portant un exon supplémentaire dans la région codante 3', codant ainsi un méta-vinculine isoforme plus longue (méta VCL) d'un poids moléculaire d'environ 150KD - une protéine dont l'existence est connue depuis les années 1980. La traduction de l'exon supplémentaire provoque un insert riche en acides aminés de 68 à 79 acides aminés entre les hélices I et II dans le domaine de queue C-terminal. Des mutations au sein de la région d'insertion sont en corrélation avec une cardiomyopathie dilatée idiopathique héréditaire .
La longueur de l'insert dans la métavinculine est de 68 AA chez les mammifères et de 79 chez la grenouille. Comparaison des séquences de métavinculine du porc, de l'homme, du poulet et de la grenouille, et découverte de l'insert bipartite : la première partie variable et la seconde hautement conservée. Les deux isoformes de vinculine se co-localisent dans les structures adhésives musculaires, telles que les plaques denses dans les muscles lisses , les disques intercalés dans les cardiomyocytes et les costamères dans les muscles squelettiques . Le domaine de queue de métavinculine a une affinité plus faible pour la tête par rapport à la queue de vinculine. Dans le cas de la métavinculine, le déploiement de la boucle en épingle à cheveux hydrophobe C-terminale du domaine de la queue est altéré par les charges négatives de l'insert de 68 acides aminés, nécessitant ainsi une isoforme régulière activée par les phospholipides de la vinculine pour activer complètement la molécule de métavinculine.
Interactions
Vinculin a été montré pour interagir avec:
Dans les cas de prolifération bactérienne de l'intestin grêle présentés comme des symptômes du SCI , des anticorps anti-CdtB ont été identifiés pour affecter la fonction de la vinculine, qui est nécessaire à la motilité intestinale.
Les références
Lectures complémentaires
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