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Accueil > Départements > Biologie Cellulaire > Michel TOLEDANO : Stress Oxydatif et Cancer

Thématique 1 : Signalisation redox, contrôle thiol-redox et stress oxydant

Responsable : Michel B. Toledano

Le résidu cystéine est un élément central de la biologie redox en raison des propriétés redox que lui confère la présence du soufre ; il peut exister sous plusieurs formes redox, réduite thiol (—SH) et oxydées : pont disulfure (S—S), acide sulfénique (SOH) et sulfinique (SO2H). L’oxydation du résidu cystéine, parce qu’il induit un changement de conformation de la protéine, est un mécanisme de régulation, un thème essentiel à l’équipe. Deux systèmes cellulaires contrôlent l’état d’oxydation des cystéines, la voie du glutathion (GSH) et celle de la thioredoxine, elles-mêmes utilisant les propriétés redox de la cystéine.

1. L’équipe a contribué à la caractérisation de la voie de signalisation qui active l’expression des systèmes antioxydants lors d’une élévation des niveaux d’H2O2 : c’est un relai redox comprenant le détecteur d’H2O2, la thiol peroxydase Orp1/Gpx3 qui s’oxyde en réagissant avec l’H2O2 et active le facteur de transcription Yap1 par oxydation. Yap1 régule l’expression de tous les antioxydants. Nous cherchons maintenant à établir la fonction de Ybp1, essentielle au mécanisme du relai redox, par reconstitution du système in vivo et in vitro avec protéines purifiées. Nous cherchons aussi à modéliser à l’échelle d’une cellule l’adaptation à l’H2O2 et à identifier les antioxydants cibles de Yap1 contribuant à cette adaptation par l’utilisation d’un système de microfluidique.

2. Les peroxiredoxines (Prx) et la sulfiredoxine (Srx) au cours du vieillissement. Les Prx sont hyperoxydées par leur substrat H2O2 ce qui inactive la fonction peroxydase de l’enzyme et lui fait gagner celle de chaperon (voir Figure 1). La sulfiredoxine, une enzyme découverte au laboratoire, réverse ce changement de fonction en réduisant la Prx hyperoxydée. Nous avons montré que la Prx et Srx sont les effecteurs de l’effet de la restriction calorique de ralentir le vieillissement de la levure. Nous cherchons maintenant à savoir laquelle des fonctions de Prx, peroxydase ou chaperon, intervient au cours du vieillissement. Des conditions génétiques expérimentales sont mises en place pour pouvoir étudier ces deux fonctions.

Figure 1. Cycle catalytique des peroxiredoxines
Figure 1. Cycle catalytique des peroxiredoxines


3. Les voies de la thioredoxine et du glutathion (GSH) sont les deux branches du système de réduction des ponts disulfures.
Plusieurs approches sont mises en place pour l’étude de ce système.

a) La protéomique redox après inactivation de l’une ou de l’autre des deux branches pour identifier l’ensemble des cibles de ces deux systèmes à l’échelon du protéome, et découvrir de nouveaux systèmes régulés par oxydation réversible.
b) Etude de la compartimentation cellulaire du GSH, un tripeptide redox agissant comme tampon redox intracellulaire. Il est synthétisé dans le cytosol, et de la migre dans les différentes organelles cellulaires, or on ne connaît les systèmes cellulaires permettant le trafic intracellulaire du GSH. Un système expérimental couplant des sondes redox (rxYFP, roGFP) en équilibre avec le GSH et des variations extrêmes des niveaux cellulaires de GSH, nous permet de suivre le transport de GSH vers les organelles. Les protéines destinées à la sécrétion empruntent le réticulum endoplasmique (RE), une organelle dans laquelle elles seront glycosylées et acquerront par repliement leur structure tridimensionnelles avant d’être sécrétées. Le repliement des protéines dans le RE implique la formation de ponts disulfures catalysée par le relai redox Ero1-Pdi1. Le GSH intervient dans le repliement, probablement en tant que système réducteur : nous cherchons a établir le mécanisme responsable du transport de GSH au RE, et la fonction du GSH au cours du repliement oxydatif des protéines (fig. 2).

Figure 2. Schéma représentant les questions liées au contrôle homéostatique de l'état redox et de la concentration de GSH dans la cellule eucaryote.
Figure 2. Schéma représentant les questions liées au contrôle homéostatique de l’état redox et de la concentration de GSH dans la cellule eucaryote.
Le GSH est synthétisé dans le cytosol, et la GSH reductase réduisant la sa forme oxydée n’est présente que dans ce compartiment. Le réticulum endoplasmique contient la thiol oxydase Ero1 et la protéine disulfure isomérase (PDI) qui catalysent la formation de ponts disulfures nécessaire au repliement des protéines sécrétées, oxydant le GSH également. Ero1 est lui-même régulé en feedback par oxydation lorsque le RE est trop oxydé : nous cherchons a comprendre comment le GSH est importé dans le RE et comment il régule Ero1 et donc la sécrétion des protéines.

Contact


TOLEDANO Michel [Chercheur - CEA]
Equipe Toledano M. - Stress Oxydatif et Cancer [Responsable]
01 69 08 82 44 Saclay - Bât 142

publié le , mis à jour le