Domaine de type EGF - EGF-like domain

domaine de type EGF
PDB 1hre EBI.jpg
Structure du domaine de type facteur de croissance épidermique de l'héréguline-alpha.
Identifiants
symbole FEM
Pfam PF00008
Clan Pfam CL0001
InterPro IPR000742
PROSITE PDOC00021
SCOP2 1apo / SCOPe / SUPFAM
CDD cd00053
Domaine de type EGF, extracellulaire
PDB 1jv2 EBI.jpg
structure cristalline du segment extracellulaire de l'intégrine alphavbeta3
Identifiants
symbole EGF_2
Pfam PF07974
Clan Pfam CL0001
InterPro IPR013111
CDD cd00054

Le domaine de type EGF est un domaine protéique évolutif conservé , qui tire son nom du facteur de croissance épidermique où il a été décrit pour la première fois. Il comprend environ 30 à 40 résidus d'acides aminés et a été trouvé dans un grand nombre de protéines principalement animales. La plupart des occurrences du domaine de type EGF se trouvent dans le domaine extracellulaire des protéines liées à la membrane ou dans des protéines connues pour être sécrétées . Une exception à cela est la prostaglandine-endoperoxyde synthase . Le domaine de type EGF comprend 6 résidus cysteine qui, dans le facteur de croissance épidermique, se sont avérés former 3 liaisons disulfure . Les structures des domaines EGF 4-disulfure ont été résolues à partir des protéines laminine et intégrine . La structure principale des domaines de type EGF est un feuillet à deux brins suivi d'une boucle vers un court feuillet à deux brins C-terminal. Ces deux feuillets β sont généralement appelés feuillets majeur (N-terminal) et mineur (C-terminal). Les domaines de type EGF se produisent fréquemment dans de nombreuses copies en tandem dans les protéines : ces répétitions se replient généralement pour former un seul bloc de domaine de solénoïde linéaire en tant qu'unité fonctionnelle.

Sous-types

Malgré les similitudes des domaines de type EGF, des sous-types de domaine distincts ont été identifiés. Les deux principaux types proposés de domaines de type EGF sont le domaine humain de type EGF (hEGF) et le domaine de type complément C1r (cEGF), qui a été identifié pour la première fois dans la protéase du complément humain C1r. C1r est une sérine protéase hautement spécifique qui initie la voie classique d' activation du complément au cours de la réponse immunitaire. Les domaines de type hEGF et cEGF contiennent trois disulfures et dérivent d'un ancêtre commun qui portait quatre disulfures dont un a été perdu au cours de l'évolution. De plus, les domaines de type cEGF peuvent être divisés en deux sous-types (1 et 2) alors que tous les domaines de type hEGF appartiennent à un sous-type.

La différenciation des domaines de type cEGF et hEGF et de leurs sous-types est basée sur les caractéristiques structurelles et la connectivité de leurs liaisons disulfure. Les domaines de type cEGF et hEGF ont une forme et une orientation distinctes de la feuille mineure et une demi-cystine C-terminale a une position différente. Les cystéines perdues de l'ancêtre commun diffèrent entre les domaines de type cEGF et hEGF et, par conséquent, ces types diffèrent par leurs liaisons disulfure. La différenciation du cEGF en sous-types 1 et 2, qui s'est probablement produite après sa séparation de hEGF, est basée sur des nombres de résidus différents entre les demi-cystines distinctes. Un motif de liaison au calcium situé en N-terminal peut être trouvé dans les domaines hEGF ainsi que dans les domaines de type cEGF et n'est donc pas approprié pour les distinguer.

Les domaines de type hEGF et cEGF contiennent également des modifications post-traductionnelles , qui sont souvent inhabituelles et diffèrent entre les domaines de type hEGF et cEGF. Ces modifications post-traductionnelles comprennent des O-glycosylations, principalement des modifications O-fucose, et une -hydroxylation des résidus aspartate et asparagine. Les modifications O-fucose n'ont été détectées que dans les domaines de type hEGF et elles sont importantes pour le bon repliement du domaine de type hEGF. La -hydroxylation apparaît dans les domaines de type hEGF et cEGF, le premier est hydroxylé sur un acide aspartique tandis que le dernier est hydroxylé sur un résidu asparagine. Le rôle biologique de cette modification post-traductionnelle n'est pas clair, mais les souris avec un knock-out de l'enzyme aspartyl-β-hydroxylation présentent des défauts de développement.

Les protéines contenant des domaines de type EGF sont répandues et peuvent être exclusivement de type hEGF ou cEGF, ou contenir un mélange des deux. Dans de nombreuses protéines mitogènes et développementales telles que Notch et Delta, les domaines de type EGF ne sont que du type hEGF. D'autres protéines ne contiennent que du cEGF comme la thrombomoduline et le récepteur LDL . Dans les protéines EGF mixtes, les domaines de type hEGF et cEGF sont regroupés, les hEGF étant toujours N-terminaux des cEGF. De telles protéines sont impliquées dans la coagulation sanguine ou sont des composants de la matrice extracellulaire comme la fibrilline et la LTBP-1 (Latent-transforming growth factor beta-binding protein 1). En plus des trois types disulfure de type hEGF et cEGF, il existe des protéines portant un domaine de type EGF à quatre disulfure comme la laminine et l'intégrine.

Les deux principaux sous-types de domaines de type EGF hEGF et cEGF ne sont pas seulement distincts dans leur structure et leur conformation, mais ont également des fonctions différentes. Cette hypothèse est étayée par des recherches sur LTBP-1. LTBP-1 ancre le facteur de croissance transformant (TGF-β) à la matrice extracellulaire. Les domaines de type hEGF jouent un rôle dans le ciblage de l'assemblage LTBP-1/TGF-β vers la matrice extracellulaire. Une fois attaché à la matrice extracellulaire, le TGF-β se dissocie des sous-unités hEGF pour permettre son activation ultérieure. Les domaines de type cEGF semblent jouer un rôle non spécifique dans cette activation en favorisant le clivage de LTBP-1 à partir de TGF-β par diverses protéases.

En conclusion, bien que des domaines de type EGF distincts soient regroupés, les sous-types peuvent être clairement séparés par leur séquence, leur conformation et, surtout, leur fonction.

Rôle dans le système immunitaire et apoptose

Les sélectines , un groupe de protéines impliquées dans le déplacement des leucocytes vers une source d'inflammation, contiennent un domaine de type EGF ainsi qu'un domaine de lectine et de courtes répétitions consensus (SCR). Les fonctions du domaine de type EGF varient entre les différents types de sélectine. Kansas et ses collaborateurs ont pu montrer que le domaine de type EGF n'est pas requis pour une adhésion cellulaire maximale dans la L-sélectine (exprimée sur les lymphocytes). Cependant, il est impliqué à la fois dans la reconnaissance du ligand et dans l'adhésion à la sélectine P (exprimée sur les plaquettes) et peut également être impliqué dans les interactions protéine-protéine. Il a été suggéré que les interactions entre les domaines de lectine et les ligands glucidiques pourraient être dépendantes du calcium.

Les cellules dendritiques humaines immatures semblent nécessiter des interactions avec les domaines de type EGF des sélectines au cours de leur processus de maturation. Le blocage de cette interaction avec des anticorps monoclonaux anti-domaine de type EGF empêche la maturation des cellules dendritiques. Les cellules immatures ne parviennent pas à activer les cellules T et produisent moins d'interleukine 12 que les cellules dendritiques de type sauvage.

Phan et al. ont pu montrer que l'insertion artificielle d'un site de N-glycosylation dans les domaines de type EGF dans les sélectines P et L augmentait les affinités des sélectines pour leurs ligands et conduisait à un roulement plus lent. Par conséquent, les domaines de type EGF semblent jouer un rôle crucial dans les mouvements des leucocytes vers les stimuli inflammatoires.

Le domaine de type EGF fait également partie des laminines, un groupe important de protéines extracellulaires. Les domaines de type EGF sont généralement masqués dans des membranes intactes, mais deviennent exposés lorsque la membrane est détruite, par exemple pendant une inflammation, stimulant ainsi la croissance de la membrane et restaurant les parties endommagées de la membrane.

De plus, il a été démontré que les répétitions de domaine de type EGF du domaine stabilin-2 reconnaissent et se lient spécifiquement aux cellules apoptotiques, probablement en reconnaissant la phosphatidylsérine , un marqueur cellulaire apoptotique (« meat me-signal »). Parc et al. a en outre démontré que les domaines sont capables d'altérer de manière compétitive la reconnaissance des cellules apoptotiques par les macrophages.

En conclusion, le domaine de type EGF semble jouer un rôle vital dans les réponses immunitaires ainsi que dans l'élimination des cellules mortes dans l'organisme.

Liant au calcium

Les domaines de type EGF se liant au calcium (domaines de type cbEGF) jouent un rôle déterminant dans des maladies telles que le syndrome de Marfan ou le trouble hémorragique lié au chromosome X, l' hémophilie B, et sont parmi les domaines de liaison au calcium extracellulaires les plus abondants. Il est important de noter que les domaines de type cbEGF confèrent des fonctions spécifiques à une variété de protéines dans la cascade de la coagulation sanguine. Les exemples incluent les facteurs de coagulation VII , IX et X , la protéine C et son cofacteur protéine S.

Les domaines de type EGF se liant au calcium sont généralement composés de 45 acides aminés, disposés en deux feuillets bêta antiparallèles. Plusieurs résidus cystéine dans cette séquence forment des ponts disulfure.

les domaines de type cbEGF ne présentent aucun écart structurel significatif par rapport aux domaines de type EGF ; cependant, comme son nom l'indique, les domaines de type cbEGF se lient à un seul ion calcium . L'affinité de liaison au calcium varie considérablement et dépend souvent des domaines adjacents. Le motif consensus pour la liaison du calcium est Asp-Leu/Ile-Asp-Gln-Cys. La coordination du calcium est fortement corrélée à une modification post-traductionnelle inhabituelle des domaines de type cbEGF : soit une asparagine soit un aspartate est bêta-hydroxylé donnant naissance à l'érythro-bêta-hydroxyasparagine (Hyn) ou à l'acide érythro-bêta-hydroxyaspartique (Hya), respectivement. Hya peut être trouvé dans le module cbEGF N-terminal (voir ci-dessous) des facteurs IX, X et de la protéine C. La modification Hyn semble être plus répandue que Hya et s'est avérée se produire dans la fibrilline-1, une protéine de la matrice extracellulaire . Les deux modifications sont catalysées par la dioxygénase Asp/Asn-bêta-hydroxylase et sont uniques aux domaines EGF chez les eucaryotes.

D'autres modifications post-traductionnelles ont été rapportées. Une glycosylation sous forme de di- ou de trisaccharides liés par O peut se produire au niveau d'un résidu de sérine entre les deux premières cystéines des facteurs de coagulation sanguine VII et IX. Le facteur VII présente un fucose lié à l'O à Ser60.

Plusieurs domaines cbEGF sont souvent connectés par un ou deux acides aminés pour former des réseaux répétitifs plus grands, appelés ici « modules cbEGF ». Dans la cascade de la coagulation sanguine, les facteurs de coagulation VII, IX et X et la protéine C contiennent un tandem de deux modules cbEGF, tandis que la protéine S en a quatre. De manière impressionnante, dans la fibrilline-1 et la fibrilline-2, 43 modules cbEGF ont été trouvés. La modularité de ces protéines ajoute de la complexité à l'interaction protéine-protéine mais aussi module-module. Dans les facteurs VII, IX et X, les deux modules cbEGF sont précédés d'un module N-terminal contenant de l'acide gamma-carboxyglutamique (Gla) (le module Gla ). Des études in vitro sur le tandem Gla-cbEGF isolé du facteur X ont révélé une valeur Kd de 0,1 mM pour la liaison du calcium, les concentrations plasmatiques de calcium libre étant d'environ 1,2 mM. Étonnamment, en l'absence du module Gla, le module cbEGF présente une valeur K d de 2,2 mM pour le calcium. Ainsi, la présence du module Gla augmente l'affinité du calcium de 20 fois. De même, l'activité des modules Gla et sérine protéase est modifiée par les modules cbEGF. En l'absence de calcium, les modules Gla et cbEGF sont très mobiles. Cependant, comme le module cbEGF s'associe au calcium, le mouvement du module Gla est considérablement limité car le module cbEGF adopte maintenant une conformation qui verrouille le module Gla voisin dans une position fixe. Par conséquent, la coordination du calcium induit des changements conformationnels qui, à leur tour, pourraient moduler l'activité enzymatique.

Une coordination altérée du calcium peut entraîner des troubles graves. Une liaison défectueuse du calcium au facteur de coagulation IX contribue au développement de l'hémophilie B. Les personnes atteintes de cette maladie héréditaire ont tendance à développer des hémorragies, ce qui peut conduire à des conditions potentiellement mortelles. La cause de l'hémophilie B est une activité réduite ou un déficit en facteur IX de coagulation sanguine. On pense que des mutations ponctuelles entraînant une diminution de l'affinité du facteur IX pour le calcium sont impliquées dans ce trouble de la coagulation. Sur une base moléculaire, il semble que l'hémophilie B puisse être le résultat d'une capacité altérée à localiser efficacement le module Gla, comme cela se produit généralement après la coordination du calcium par le module cbEGF dans le facteur IX pleinement fonctionnel. On pense que ce défaut altère la fonction biologique du facteur IX. Un problème similaire survient chez les patients atteints d'hémophilie B et porteurs d'une mutation (Glu78Lys) dans le facteur IX qui empêche l'interaction des deux modules cbEGF entre eux. Inversement, chez les individus sains, Glu78 dans le premier module cbEGF contacte Arg94 dans le deuxième module cbEGF et aligne ainsi les deux modules. Ainsi, les interactions domaine-domaine (partiellement facilitées par la coordination du calcium) sont cruciales pour l'activité catalytique des protéines impliquées dans la cascade de la coagulation sanguine.

Protéines contenant ce domaine

Vous trouverez ci-dessous une liste de protéines humaines contenant le domaine de type EGF :

Voir également

Les références