Les Métallothionéines

1. Les Métallothionéines PAMPOUILLE Florian PARISOT Nicolas POULET Axel IUT de Clermont-Ferrand Département Génie Biologique – Aurillac 1ère Année option BioInformatique

2. Les Métallothionéines Les Métallothionéines • Petites protéines capables de se lier avec les éléments traces métalliques IUT Génie Biologique

3. Les Métallothionéines Les Métallothionéines • Rôle prépondérant dans l’organisme • Détoxification cellulaire • Résistance au stress • Biodisponibilité en métaux essentiels IUT Génie Biologique

4. Les Métallothionéines Les Métallothionéines • En quoi les métallothionéines (MTs) sont-elles impliquées dans le développement d’un organisme ? • Exemple de la MT-III dans le cerveau IUT Génie Biologique

5. Les Métallothionéines Les Métallothionéines 1. Présentation des MTs 2. Structure des MTs 3. Régulation de leur production IUT Génie Biologique

6. Les Métallothionéines Les Métallothionéines 1. Présentation des MTs 2. Structure des MTs 3. Régulation de leur production IUT Génie Biologique

7. Les Métallothionéines 1.1 Historique • 1940 : découverte de métaux dans des tissus humains • 1957 : caractérisation de la 1ère MT par Margoshes et Vallee • 1960 : utilisation du terme : « Métallothionéine » IUT Génie Biologique

8. Les Métallothionéines 1.1 Historique • Définition encore difficile • Rôles hypothétiques • MT-III : action dans le cerveau IUT Génie Biologique

9. Les Métallothionéines 1.2 Définitions et rôles • Omniprésentes • Faible poids moléculaires (6 à 10 kDa) • Intracellulaires • Ligands des métaux lourds • Fortes teneurs en cystéine IUT Génie Biologique

10. Les Métallothionéines 1.2 Définitions et rôles • Peut libérer ou capter des ions métalliques • Médiateur homéostatique • Résistance face au stress (oxydations, drogues…) IUT Génie Biologique

11. Les Métallothionéines 1.2 Définitions et rôles • MT-III : • Présence importante dans le cerveau (astrocytes) • inhibition de la croissance des cellules nerveuses (Growth Inhibitory Factor : GIF) IUT Génie Biologique

12. Les Métallothionéines 1.3 Classification • MT-III : • 1986 (1ère observation chez les végétaux) • Motif : (Glu-Cys)n-Gly (2<n<10) IUT Génie Biologique

13. Les Métallothionéines 1.3 Classification • Caractéristiques Classification IUT Génie Biologique

14. Les Métallothionéines Les Métallothionéines 1. Présentation des MTs 2. Structure des MTs 3. Régulation de leur production IUT Génie Biologique

15. Les Métallothionéines 2.1 Structure primaire • Chaîne polypeptidique (≈ 60 acides aminés) • Motifs : • Cys-X-Cys • Cys-X-X-Cys • Cys-Cys Mode de distribution des résidus cystéines au sein d’une métallothionéine de Mammifères (d’après Kagi, 1987) IUT Génie Biologique

16. Les Métallothionéines 2.2 Structure spatiale • Permet la fixation des métaux • 2 domaines de chélation • Domaine α (4 ions) • Domaine β (3 ions) Domaines de fixation IUT Génie Biologique

17. Structure primaire Mutations Polymorphismes Les Métallothionéines 2.2 Structure spatiale IUT Génie Biologique

18. Les Métallothionéines 2.3 Polymorphisme et isoformes • 4 Classes (MT-I, MT-II…) • Isoprotéines • (isoformes : MT-IIIA, MT-IIIB…) • Séquençage difficile IUT Génie Biologique

19. Les Métallothionéines 2.3 Polymorphisme et isoformes • MT-III : • 68 acides aminés (a.a.) • 7 a.a. de plus • 1 Thr, position N-Terminale • 6 Gln+Ala, position C-Terminale IUT Génie Biologique

20. Les Métallothionéines Les Métallothionéines 1. Présentation des MTs 2. Structure des MTs 3. Régulation de leur production IUT Génie Biologique

21. Les Métallothionéines 3.1 Mécanisme de fixation • Groupements thiols : SH • Fixation selon la valence des ions (colonne I-B, II-B de la classification) Colonnes I-B et II-B de la classification périodique des éléments IUT Génie Biologique

22. Les Métallothionéines 3.2 Les gènes des métallothionéines • Chromosome 16 chez l’Homme • Structure particulière : Structure tripartite des gènes de métallothionéines. IUT Génie Biologique

23. Les Métallothionéines 3.2 Les gènes des métallothionéines • Différents motifs : MRE, GC Box, TATA Box, GRE, ARE Représentation schématique de l’organisation des séquences de régulation localisées en amont des gènes responsables de la synthèse des métallothionéines (GRE : Glucocorticoïd Responsive Element ; MRE : Metal Responsive Element ; GC : GC box ; TATA : TATA box). IUT Génie Biologique

24. Les Métallothionéines 3.3 Réponse au stress • MTF-1 : • Régulation • 753 a.a. • Chromosome 1 Représentation schématique de la structure de MTF-1 (D’après Lichtlen et Schaffner, 2001). IUT Génie Biologique

25. Les Métallothionéines 3.3 Réponse au stress Représentation schématique du processus d’activation des gènes de métallothionéines chez des organismes exposés et non exposés à une contamination métallique. (T : transporteur ; MTF-1 : Metal Transcription Factor-1 ; MTFK : Kinase MTF-1; MT: gène de métallothionéine) IUT Génie Biologique

26. Les Métallothionéines Conclusion • Rôle dans le développement de l’organisme. • Carence • Problèmes développement mental ou physique IUT Génie Biologique

27. Les Métallothionéines Conclusion • Structure des MTs • Positions des cystéines : chélation • Régulation basale et induite IUT Génie Biologique

28. Les Métallothionéines Les Métallothionéines • MT-III : • Déficience maladies dégénératives (Autisme, Alzheimer…) • Lutte contre ces maladies ? IUT Génie Biologique