Interaction réciproque entre la palmitylation et la phosphorylation du récepteur β₂-adrénergique

Abstract

Le récepteur β₂-adrénergique est, parmi les récepteurs couplés aux protéines G, le mieux connu et, par conséquent, sert de prototype pour cette grande famille de récepteurs. Les différents mécanismes responsables de régulariser l'activité fonctionnelle du β₂AR sont relativement bien établis. Par exemple, à la suite d'une stimulation soutenue par un agoniste, la phosphorylation et la palmitylation du β₂AR sont modifiées. Cependant, contrairement à la phosphorylation, peu d'études se sont attardées à caractériser la palmitylation du récepteur. Cette modification consiste à l'ajout d'un acide gras saturé de seize atomes de carbone sur le résidu cystéine 341 du récepteur via une liaison thioester. Selon les résultats d'études antérieures, la palmitylation pourrait correspondre à un niveau supplémentaire de régulation de l'activité fonctionnelle du β₂AR. Le premier objectif vise donc à mieux comprendre la dynamique de palmitylation du récepteur. A la suite d'expériences de radiomarquages et de "pulse-chase", nous avons démontré que la palmitylation est une modification post-traductionnelle réversible durant la vie du récepteur indépendamment du système d'expression utilisé (cellules de mammifères et cellules d'insectes). De plus, l'état d'activation du récepteur influence grandement sa palmitylation. L'activation du récepteur par un agoniste aboutit à une augmentation nette de la vitesse de renouvellement du palmitate associé au récepteur. Dans ce contexte d'activation, nous avons mis en évidence par mutagenèse dirigée que le site de phosphorylation de la PKA (343RRSS3) dans la portion C-terminale du récepteur y joue un rôle déterminant. La phosphorylation de ce site de la PKA serait responsable, par une répulsion entre les charges négatives des phospholipides de la membrane plasmique, et celles des serines phosphorylées 345 et 346, de la diminution de la stabilité de l'ancrage du palmitate dans la membrane. Ultimement, la phosphorylation du récepteur favoriserait une forme non palmitylée du β₂AR. La déphosphorylation du β₂AR serait nécessaire pour permettre au récepteur d'être de nouveau palmitylé. Dans l'ensemble, ces résultats suggèrent que la palmitylation est régulée non seulement à la suite de l'activation du récepteur, mais également par l'état de phosphorylation du β₂AR. Cette interaction entre la phosphorylation et la palmitylation du récepteur a été observée en utilisant des cellules de mammifère et des cellules d'insectes (Sf9). Cependant, une différence existe entre ces deux systèmes en ce qui a trait à la vitesse de renouvellement du palmitate associé au récepteur. Dans les cellules de mammifères, la vitesse de renouvellement du palmitate associé au récepteur est beaucoup plus lente que celle observée dans les cellules d'insectes (Sf9). Pour cette raison, nous croyons que la palmitylation pourrait avoir d'autres fonctions. Cependant, le ou les rôles pouvant être rattachés à cette modification demeurent à être déterminés. Nous avons également démontré que la palmitylation du β₂AR pouvait être régulé indépendamment de l'activation du récepteur. Nous avons mis en évidence le fait que e monoxyde d'azote exerce une modulation sur l'état de palmitylation du β₂AR. Les résultats de cette étude ont démontré que la présence de monoxyde d'azote diminue l'incorporation du palmitate tritié au niveau du récepteur activé ou pas par un agoniste tel que l'isoprotérénol. Cet effet du monoxyde d'azote est accompagné du découplage fonctionnel du récepteur avec la protéine Gas. Selon nos résultats, le monoxyde d'azote module directement la voie β₂-adrénergique en régulant l'état de palmitylation du β₂AR.