Les bases moléculaires de l’approvisionnement en cuivre

Abstract

Le cuivre (Cu) est un oligo-élément essentiel à tous les organismes vivants. Dans de nombreuses réactions enzymatiques, il est courant d'observer les constants allers-retours de cet ion métallique de l'état oxydé (Cu 2+ ) à l'état réduit (Cu 1+ ). Cette propriété du cuivre en fait un excellent cofacteur. Le cuivre loge au coeur du site catalytique de beaucoup d'enzymes essentiels pour les cellules. Des activités cellulaires comme la respiration, le transport du fer et la protection contre le stress oxydatif sont dépendants d'un apport adéquat en cuivre [1]. Le Tableau I recense les principales cuproenzymes localisées dans les cellules humaines, leurs fonctions biologiques, ainsi que la nature des troubles associés à une perturbation de leur activité comme, par exemple, les maladies génétiques de Menkes et de Wilson [2]. Par ailleurs, une augmentation inappropriée de la concentration en cuivre cellulaire peut mener à la production de radicaux hydroxyles via la réaction suivante : Le transport de haute affinité du cuivreLa plupart du temps, le cuivre circule sous sa forme oxydée (Cu 2+ ). C'est sous sa forme réduite par des métalloréductases dans la membrane plasmique qu'il est pris en charge par des protéines de la famille des transporteurs de cuivre nommées Ctr s (Figure 1). Chez S. cerevisiae, les protéines Ctr1 et Ctr3 ont une forte affinité pour le cuivre (K M ~ 1-5 μm) et assurent son entrée dans la cellule. Les protéines Ctr1 et Ctr3 forment des homotrimères [3]. Leurs actions sont indé-> Le cuivre existe sous deux formes, réduite (Cu 1+ ) ou oxydée (Cu 2+ ), pouvant respectivement donner ou accepter un électron. En tant que cofacteur, il sert de noyau catalytique à plusieurs enzymes indispensables. Au cours des dernières années, des recherches ont clairement démontré que la levure constituait un excellent modèle pour clarifier les mécanismes moléculaires régissant l'acquisition et la distribution cellulaires du cuivre. Dans plusieurs cas, il a été établi que les protéi-nes de cellules de mammifères ont la capacité de se substituer aux protéines de la levure, dévoilant ainsi le haut degré de conservation de ces protéi-nes. Ces travaux ont permis d'apprendre que les transporteurs de cuivre de la famille Ctr jouent un rôle déterminant dans l'assimilation du cuivre. Une fois à l'intérieur des cellules, le cuivre est acheminé vers différentes protéines ou compartiments cellulaires. La répartition intracellulaire du cuivre s'effectue à l'aide de molécules chaperonnes qui servent d'escortes. Les protéines Ccs1, Cox17 et Atx1 assurent cette fonction. <

Calcium and Cell Response to Heavy Metals: Can Yeast Provide an Answer?

“…The bipolar nature of trace metals determined the development of intricate cellular systems dedicated to their uptake, buffering, sequestration, intracellular trafficking, compartmentalization and excretion. As in many other directions of study, S. cerevisiae brought a considerable contribution to the understanding of the molecular mechanism involved in trace metal transport and homeostasis [3,[38][39][40][41][42][43][44][45][46][47]. Several heavy metal transporters were identified at the plasma membrane level (Figure 4A), with both high and low affinity.…”

“…Essential or not, the hazardous heavy metals such as Cd 2+ , Co 2+ , Cu 2+ , Mn 2+ , Ni 2+ , Pb 2+ , Zn 2+ are known to be major threats to the environment [38]. The molecular mechanisms involved in heavy metal transport and homeostasis have been intensively studied in S. cerevisiae [3], along with many aspects regarding their toxicity, tolerance, accumulation, or extrusion [38][39][40][41][42][43][44][45][46][47]. Some of the relevant studies performed in S. cerevisiae correlating heavy metal exposure to calcium-related mechanisms are presented in the following section.…”