Réticulum endoplasmique : rugueux et lisse

Le réticulum endoplasmique (RE) est un réseau interconnecté de tubules membranaires et de sacs aplatis, en continuité avec l'enveloppe nucléaire, et constitue le plus grand système membranaire de la cellule eucaryote. Il existe sous une forme rugueuse, parsemée de ribosomes, qui synthétise et replie les protéines membranaires et sécrétoires, et sous une forme lisse, dépourvue de ribosomes, qui prend en charge la synthèse des lipides, la détoxification et le stockage du calcium.

Definition

Le réticulum endoplasmique est un réseau continu délimité par une membrane, contigu à l'enveloppe nucléaire, dont les régions rugueuses (portant des ribosomes) synthétisent et replient les protéines entrant dans la voie de sécrétion et dont les régions lisses effectuent la synthèse des lipides, la détoxification et le stockage du calcium.

Scope

Cette entrée aborde la distinction structurelle entre le RE rugueux et le RE lisse, l'entrée co-traductionnelle des protéines dans le RE rugueux, le repliement et le contrôle qualité des protéines avec la réponse aux protéines mal repliées, ainsi que les rôles du RE lisse dans la synthèse lipidique, la détoxification et la gestion du calcium. Il s'agit d'un sujet de référence en biologie cellulaire et en histologie, et non d'une directive clinique.

Core questions

• Comment les protéines naissantes entrent-elles dans le RE rugueux et sont-elles repliées et soumises à un contrôle qualité ?
• Qu'est-ce qui distingue le RE rugueux du RE lisse sur le plan structurel et fonctionnel ?
• Comment le RE détecte-t-il et répond-il à l'accumulation de protéines mal repliées ?
• Comment le RE lisse contribue-t-il à la synthèse des lipides et à la gestion du calcium ?

Key concepts

• RE rugueux versus RE lisse
• Importation co-traductionnelle des protéines
• Repliement des protéines et contrôle qualité du RE
• Dégradation associée au RE (ERAD)
• Synthèse des lipides et des stéroïdes
• Stockage du calcium et réticulum sarcoplasmique
• Détoxification par les cytochromes du RE lisse

Key theories

Réponse aux protéines mal repliées (UPR)

L'accumulation de protéines non repliées ou mal repliées dans la lumière du RE est détectée par des capteurs transmembranaires qui déclenchent un programme transcriptionnel et traductionnel coordonné pour restaurer la capacité de repliement ou, à défaut, pour engager la cellule vers la mort.

Mechanisms

Sur le RE rugueux, les ribosomes traduisant des protéines portant une séquence signal s'ancrent à la membrane et insèrent la chaîne naissante dans ou à travers la bicouche, où elle est repliée et modifiée avant l'exportation. Un système de contrôle qualité dédié retient les protéines mal repliées et cible celles qui sont constamment aberrantes pour la rétrotranslocation et la dégradation ; lorsque des protéines non repliées s'accumulent, des capteurs transmembranaires initient la réponse aux protéines mal repliées pour augmenter la capacité de repliement ou déclencher l'apoptose. Le RE lisse est dépourvu de ribosomes liés et constitue le site principal de la synthèse des phospholipides et des stéroïdes, du métabolisme des médicaments et des toxines par ses enzymes oxydantes, et, en tant que réticulum sarcoplasmique dans le muscle, du stockage et de la libération régulés du calcium. La composition lipidique générée et maintenue ici façonne le comportement de toutes les membranes en aval.

Clinical relevance

Le stress du RE et les défauts de repliement et de contrôle qualité des protéines sont impliqués dans un large éventail de processus pathologiques, et la capacité du RE lisse à métaboliser les médicaments explique la manière dont de nombreux xénobiotiques sont traités par la cellule. Cette entrée décrit les mécanismes normaux impliqués dans de tels processus et ne constitue pas une base pour des décisions diagnostiques ou thérapeutiques individuelles.

History

Le réticulum endoplasmique a été décrit pour la première fois par Keith Porter et ses collègues dans les premières micrographies électroniques de cellules cultivées, et les travaux de Palade ont lié ses régions rugueuses à la sécrétion de protéines. L'hypothèse du signal de Blobel et Sabatini a expliqué comment les protéines sont ciblées vers le RE rugueux, et des travaux ultérieurs de Walter, Ron et d'autres ont défini la réponse aux protéines mal repliées comme la voie de stress homéostatique de l'organite.

Key figures

• Keith Porter
• George Palade
• Günther Blobel
• Peter Walter
• David Ron

Seminal works

• ron2007
• gardner2013

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre le réticulum endoplasmique rugueux et lisse ?

Le RE rugueux est parsemé de ribosomes et synthétise et replie les protéines destinées à la voie de sécrétion, tandis que le RE lisse est dépourvu de ribosomes et se spécialise dans la synthèse des lipides, la détoxification et le stockage du calcium.

Qu'est-ce que la réponse aux protéines mal repliées ?

C'est un programme de signalisation déclenché lorsque des protéines mal repliées s'accumulent dans le RE ; des capteurs transmembranaires agissent pour augmenter la capacité de repliement de l'organite et, si le stress n'est pas résolu, peuvent pousser la cellule vers la mort.