Dégradation des membres de la famille du LDLR par la convertase PCSK9 : troisième locus de l'hypercholestérolémie familiale

Les maladies cardiovasculaires (MCV) sont les principales causes de mortalité et de morbidité à travers le monde. En Amérique du Nord, on estime à 90 millions le nombre d’individus ayant une ou plusieurs MCV, à près de 1 million le nombre de décès reliés par année et à 525 milliards de dollars les coûts directs et indirects en 2010. En collaboration avec l’équipe du Dre. Boileau, notre laboratoire a récemment identifié, le troisième locus impliqué dans l’hypercholestérolémie familiale. Une étude publiée dans le New Engl J Med a révélé que l’absence de la convertase PCSK9 réduit de 88% le risque de MCV, corrélé à une forte réduction du taux de cholestérol plasmatique (LDL-C). Il fut démontré que PCSK9 lie directement le récepteur aux lipoprotéines de faible densité (LDLR) et, par un mécanisme méconnu, favorise sa dégradation dans les endosomes/lysosomes provoquant ainsi une accumulation des particules LDL-C dans le plasma. Dans cet ouvrage, nous nous sommes intéressés à trois aspects bien distincts : [1] Quels sont les cibles de PCSK9 ? [2] Quelle voie du trafic cellulaire est impliquée dans la dégradation du LDLR par PCSK9 ? [3] Comment peut-on inhiber la fonction de PCSK9 ? [1] Nous avons démontré que PCSK9 induit la dégradation du LDLR de même que les récepteurs ApoER2 et VLDLR. Ces deux membres de la famille du LDLR (fortes homologies) sont impliqués notamment dans le métabolisme des lipides et de la mise en place de structures neuronales. De plus, nous avons remarqué que la présence de ces récepteurs favorise l’attachement cellulaire de PCSK9 et ce, indépendamment de la présence du LDLR. Cette étude a ouvert pour la première fois le spectre d’action de PCSK9 sur d’autres protéines membranaires. [2] PCSK9 étant une protéine de la voie sécrétoire, nous avons ensuite évalué l’apport des différentes voies du trafic cellulaire, soit extra- ou intracellulaire, impliquées dans la dégradation du LDLR. À l’aide de milieux conditionnées dérivés d’hépatocytes primaires, nous avons d’abord démontré que le niveau extracellulaire de PCSK9 endogène n’a pas une grande influence sur la dégradation intracellulaire du LDLR, lorsqu’incubés sur des hépatocytes provenant de souris déficientes en PCSK9 (Pcsk9-/-). Par analyses de tri cellulaire (FACS), nous avons ensuite remarqué que la surexpression de PCSK9 diminue localement les niveaux de LDLR avec peu d’effet sur les cellules voisines. Lorsque nous avons bloqué l’endocytose du LDLR dans les cellules HepG2 (lignée de cellules hépatiques pour l’étude endogène de PCSK9), nous n’avons dénoté aucun changement des niveaux protéiques du récepteur. Par contre, nous avons pu démontrer que PCSK9 favorise la dégradation du LDLR par l’intermédiaire d’une voie intracellulaire. En effet l’interruption du trafic vésiculaire entre le réseau trans-Golgien (RTG) et les endosomes (interférence à l’ARN contre les chaînes légères de clathrine ; siCLCs) prévient la dégradation du LDLR de manière PCSK9-dépendante. [3] Par immunobuvardage d’affinité, nous avons identifié que la protéine Annexine A2 (AnxA2) interagit spécifiquement avec le domaine C-terminal de PCSK9, important pour son action sur le LDLR. Plus spécifiquement, nous avons cartographié le domaine R1 (acides aminés 34 à 108) comme étant responsable de l’interaction PCSK9AnxA2 qui, jusqu’à présent, n’avait aucune fonction propre. Finalement, nous avons démontré que l’ajout d’AnxA2 prévient la dégradation du LDLR induite par PCSK9. En somme, nos travaux ont pu identifier que d’autres membres de la famille du LDLR, soit ApoER2 et VLDLR, sont sensibles à la présence de PCSK9. De plus, nous avons mis en évidence que l’intégrité du trafic intracellulaire est critique à l’action de PCSK9 sur le LDLR et ce, de manière endogène. Finalement, nous avons identifié l’Annexine A2 comme unique inhibiteur naturel pouvant interférer avec la dégradation du LDLR par PCSK9. Il est indéniable que PCSK9 soit une cible de premier choix pour contrer l’hypercholestérolémie afin de prévenir le développement de MCV. Cet ouvrage apporte donc des apports considérables dans notre compréhension des voies cellulaires impliquées, des cibles affectées et ouvre directement la porte à une approche thérapeutique à fort potentiel.

High-resolution refinement of orthorhombic bovine pancreatic phospholipase A2

The X-ray structure of recombinant bovine pancreatic phospholipase A(2) (PLA2), which specifically catalyzes the cleavage of the sn-2 acylester bond of phospholipids, has been refined at 1.5 Angstrom resolution. The crystal belongs to the space group P2(1)2(1)2(1) with unit-cell parameters a = 47.12, b = 64.59 and c = 38.14 Angstrom similar to the native enzyme reported previously by Dijkstra et nl. [J. Mel. Biol. (1981), 147, 97-123]. The refinement converged to an R value of 18.4% (R-free = 22.8%) for 16 374 reflections between 10.0 and 1.5 Angstrom resolution. The surface-loop residues (60-70) art: ordered in the present orthorhombic recombinant enzyme, but disordered in the trigonal recombinant enzyme. The active-site residues, His48, Asp99, and the catalytic water superimpose well with the trigonal form. Besides the catalytic water which is hydrogen bonded to His48, it is often seen that there is a second water attached to the same N atom of His48 and simultaneously hydrogen bonded to the O atom of Asp49. It is thought that the second water facilitates the tautomerism of His48 for enzyme catalysis, The catalytic water is also hydrogen bonded to the equatorial water coordinated to the calcium ion, In addition to the equatorial water, there is also an axial calcium water and the additional structural water. These five common water molecules are hydrogen bonded to the additional 16 water molecules in the present orthorhombic structure which may further enhance the structural integrity of the active site. Besides the protein and one calcium ion, a total of 134 water molecules were located in the present high-resolution refinement.

New A2+Mo4+O3 oxides with defect spinel structure

New A2+Mo4+O3 oxides for A = Mn, Co and Zn crystallizing in a defect spinel structure have been prepared by hydrogen-reduction of the corresponding AMoO4 oxides. X-ray powder diffraction intensity analysis of the zinc compound indicates that the cation distribution is (Zn)t[Zn1/3Mo4/3□1/3]oO4. The defect spinels are metastable decomposing to a mixture of A2Mo3O8 and AO at high temperatures. Electrical and magnetic properties of the spinel phases are reported.

Separation of vitamins A1 and A2 allied compounds by thin-layer chromatography

A simple and rapid method for the separation of vitamins A1 and A2 and allied compounds by thin-layer chromatography using kieselgel has been described. The method, however, cannot bbe applied for quantitative estimation.

Oxidation of vitamin A1 and vitamin A2 aldehydes to the corresponding acids by enzymes from pig and rat livers

VITAMIN A is stored in rat liver largely as its ester with small amounts of the alcohol, but is transported in the normal circulating blood in the latter form1. Although it was generally believed that the alcohol form is the more physiological state of the vitamin, since the work of Dowling and Wald2, it is being recognized that vitamin A acid and not the alcohol may be nearer to the 'active vitamin A'. If this were to be so, it would be important to demonstrate that a mechanism exists in the rat for the production of vitamin A acid from vitamin A alcohol through the intermediate, the aldehyde. Regarding the formation of the aldehyde, it has been well established that the alcohol dehydrogenase can bring about the conversion of vitamin A alcohol to retinene3. The presence of an enzyme in rat and pig liver catalysing the oxidation of retinene1 and retinene2 to the corresponding acids has been demonstrated in the present work and the partially purified enzyme preparation shown to be completely devoid of alcohol dehydrogenase activity.

Binding of active site directed ligands to phospholipase A2: Implications on the molecular constraints and catalytic mechanism

Molecular constraints for the localization of active site directed ligands (competitive inhibitors and substrates) in the active site of phospholipase A2 (PLA2) are characterized. Structure activity relationships with known inhibitors suggest that the head : group interactions dominate the selectivity as well as a substantial part of the affinity. The ab initio fitting of the amide ligands in the active site was carried out to characterize the head group interactions. Based on a systematic coordinate space search, formamide is docked with known experimental constraints such as coordination of the carbonyl group to Ca2+ and hydrogen bond between amide nitrogen and ND1 of His48. An optimal position for a bound water molecule is identified and its significance for the catalytic mechanism is postulated. Unlike the traditional ''pseudo-triad'' mechanism, the ''Ca-coordinatedoxyanion'' mechanism proposed here invokes activation of the catalytic water to form the oxyanion in the coordination sphere of calcium. As it attacks the carbonyl carbon of the ester, a near-tetrahedral intermediate is formed. As the second proton of the catalytic water is abstracted by the ester oxygen, its reorientation and simultaneous cleavage form hydrogen bond with ND1 of His48. In this mechanism of esterolysis, a catalytic role for the water co-ordinated to Ca2+ is recognised.

Annexin A2 and PSF proteins interact with p53 IRES and regulate translation of p53 mRNA

p53 mRNA has been shown to be translated into two isoforms, full-length p53 (FL-p53) and a truncated isoform Delta N-p53, which modulates the functions of FL-p53 and also has independent functions. Previously, we have shown that translation of p53 and Delta N-p53 can be initiated at Internal Ribosome Entry Sites (IRES). These two IRESs were shown to regulate the translation of p53 and Delta N-p53 in a distinct cell-cycle phase-dependent manner. Earlier observations from our laboratory also suggest that the structural integrity of the p53 RNA is critical for IRES function and is compromised by mutations that affect the structure as well as RNA protein interactions. In the current study, using RNA affinity approach we have identified Annexin A2 and PTB associated Splicing Factor (PSF/SFPQ) as novel ITAFs for p53 IRESs. We have showed that the purified Annexin A2 and PSF proteins specifically bind to p53 IRES elements. Interestingly, in the presence of calcium ions Annexin A2 showed increased binding with p53 IRES. Immunopulldown experiments suggest that these two proteins associate with p53 mRNA ex vivo as well. Partial knockdown of Annexin A2 and PSF showed decrease in p53 IRES activity and reduced levels of both the p53 isoforms. More importantly the interplay between Annexin A2, PSF and PTB proteins for binding to p53mRNA appears to play a crucial role in IRES function. Taken together, our observations suggest pivotal role of two new trans-acting factors in regulating the p53-IRES function, which in turn influences the synthesis of p53 isoforms.