Protéine qui corrige les fautes dans la division cellulaire et dans le cancer

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Une protéine associée à la formation des tumeurs, dans des conditions normales, aide à la correction de fautes pendant la division cellulaire qui pourraient provoquer le cancer ou d’autres maladies, selon une recherche des scientifiques de l'Université Rockefeller et publiée sur Nature Cell Biology.

La protéine kinase Aurora intervient dans la division cellulaire

Les résultats montrent que la protéine, un'enzyme appelé kinase Aurora, aide la prévention de la ségrégation anomale de chromosomes qui peuvent se produire dans une cellule qui se sépare. Les chercheurs et le chef Tarun Kapoor, professeur et chef du Laboratoire de Chimie et de Biologie Cellulaire de l'Université Rockefeller, ont identifié le rôle de la protéine kinase Aurora dans l’activation et désactivation de la protéine dans des cellules vivantes à travers de petites molécules organiques et en observant la réponse.

"L'activation de kinase générale n’a pas été possible parce que quand on désactive une protéine, on ne peut plus la réactiver" dit l’auteur principal Michael Lampson, chercheur post-doctorat du Laboratoire de Chimie et Biologie Cellulaire de l'Université Rockefeller. "Ces expériences montrent que l’activation et la désactivation des fonctions des protéines à travers la génétique chimique peut être un bon point sur lequel se pencher pour comprendre le mécanisme cellulaire.

"Les protéines kinase Aurora sont l’objectif pour traiter le cancer" ajoute Kapoor. "Notre objectif est d’utiliser ces molécules comme médicament pour apprendre les mécanismes qui sont à la base de la division cellulaire et mieux comprendre les conséquences de la fonction de blocus de la protéine kinase Aurora dans les cellules des vertébrés".

Quand les cellules se séparent, la cellule mère doit se répliquer et isoler, avec précision absolue, chacun de ses 46 chromosomes pour que ces "filles" héritent de toute l’information génétique. Pendant la division cellulaire normale, chaque couple de chromosomes répliqués se lie à une structure bipolaire appelé fuseau mitotique composé par despolymères de protéine, connus comme microtubules. Pour chaque couple répliquée, un chromosome sœur se lie à un pôle de l’axe et l’autre sœur au pôle opposé. Quand la cellule se partage, les chromosomes frères se séparent et s’expulsent en directions opposées pour que chaque cellule fille reçoive exactement une couple de chromosomes répliqués.

Quand des fautes se produisent dans ce processus, les cellules filles ne reçoivent pas leurs gènes, provocant des défauts de développement ou des maladies telles que le cancer. Quand les deux chromosomes frères d’une pair répliquée s’attachent au même pôle du fuseau mitotique dans la division cellulaire, une erreur se produit. Le résultat est que les deux chromosomes sont expulsés dans la même cellule fille et on arrive à avoir un couple extra d’un chromosome dans une des cellules filles et un chromosome en moins dans l’autre.

Éviter la division incorrecte de la cellule: la protéine kinase Aurora

Pour trouver la réponse, les scientifiques ont utilisé des petites molécules organiques qui troublent le processus de division cellulaire. Ces inhibiteur pénètrent la membrane cellulaire et bloquent l'action de plusieurs protéines.

Les scientifiques ont découvert que sans la kinase Aurora, les chromosomes sont plus disposés à l’union inappropriée dans la division cellulaire. Son rôle dans la correction de ces unions erronées de protéines était encore inconnu jusqu'alors. Pour comprendre ce mécanisme, Lampson et ses collègues ont utilisé une petite molécule appelée inhibiteur de kinase Aurora (AKI-1) originairement développée par la société pharmaceutique AstraZeneca comme médicament potentiel contre le cancer car elle inhibe la kinase Aurora.

Les scientifiques de l'Institut de Recherche de Pathologie Moléculaire de Vienne suggéraient que l'activité de cette protéine pourrait causer la rupture des unions incorrectes et en former de nouvelles corrigées. Lampson a établi une stratégie pour prouver cette hypothèse couvant des cellules avec l’inhibiteur de kinase Aurora pour accumuler erreurs d’union avec des chromosomes liés au même pôle de l’utilisation bipolaire. La kinase pourrait alors les réactiver en éliminant tout simplement l’inhibiteur. Avec le microscope de haute résolution en temps réel, Lampson et ses collègues activèrent la protéine kinase Aurora et en observèrent les résultats.

Quelque minutes aprés, un résultat imprévu.

"Après avoir éliminé l'inhibiteur de la protéine kinase Aurora, les fibres des microtubules se sont réduits et les chromosomes ont bougé directement à l’extrême de l’utilisation bipolaire" a dit Lampson.

Pour Lampson, la protéine kinase Aurora élimine la fibre des microtubules qui provoque la décomposition. Quand elle se décompose, elle expulse les chromosomes aux extrêmes permettant de se lier à un microtubule du pôle opposé. Quand le chromosome se lie aux deux pôles, il peut s’aligner correctement.

"Il s’agit d’un mécanisme inattendu" dit Lampson. "Il montre comment les protéines kinase Aurora régularisent les microtubules pour corriger les erreurs."

Kishore Renduchital de l'Université Rockefeller et Alexey Khodjakov du Wadsworth Center, New York State Department of Health sont aussi co-auteurs de la recherche avec Lampson et Kapoor.

Le National Institutes of Health a appuyé cette recherche.

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