Cytosol (Français)
le cytosol est une substance semi-fluide remplissant l’intérieur de la cellule et intégrant les autres organites et compartiments subcellulaires (Clegg JS & période; (1984)). Le cytosol lui-même est entouré par la membrane cellulaire et les membranes de différents organites, constituant ainsi un compartiment cellulaire séparé. Ensemble, le cytosol et tous les organites, à l’exception du noyau, faire le cytoplasme. Des exemples d’images de protéines localisées dans le cytosol peuvent être vus dans la Figure 1.,
dans L’Atlas cellulaire, il a été démontré que 4740 gènes (24% de tous les gènes humains codant des protéines) codent des protéines qui se localisent dans le cytosol et ses sous-structures (Figure 2). L’analyse du protéome cytosolique montre un enrichissement des termes pour les processus biologiques liés à la modification des protéines, à la dégradation de l’ARNm, aux processus métaboliques, à la transduction du signal et à la mort cellulaire. Environ 79% (n=3738) des protéines cytosoliques se localisent dans d’autres compartiments cellulaires en plus du cytosol. Les emplacements supplémentaires les plus courants sont le noyau et la membrane plasmique.,
G3BP1 – U-251 MG
QARS – U-2 OS
MTHFS – U-2 OS
Figure 1. Exemples de protéines localisées dans le cytosol. G3BP1 est une enzyme localisée dans le cytosol et joue un rôle dans la voie de transduction du signal (détectée dans les cellules U-251 MG). QARS catalyse l’aminoacylation de l’ARNt par leur acide aminé associé (détecté dans les cellules U-2 OS). MTHFS est une enzyme impliquée dans les processus métaboliques (détectée dans les cellules U-2 OS).
- 24% (4740 protéines) de toutes les protéines humaines ont été détectées expérimentalement dans le cytosol par l’Atlas des Protéines Humaines.,
- 1665 protéines dans le cytosol sont étayées par des preuves expérimentales et sur ces 354 protéines sont améliorées par L’Atlas des protéines humaines.
- 3738 les protéines dans le cytosol ont plusieurs emplacements.
- 676 protéines dans le cytosol montrent une variation de cellule à cellule. Parmi ceux-ci 582 montrent une variation d’intensité et 105 une variation spatiale.
- Les protéines cytosoliques sont principalement impliquées dans la modification des protéines, la dégradation de l’ARNm, les processus métaboliques, la transduction du signal et la mort cellulaire.
la Figure 2., 24% de tous les gènes codant des protéines humaines codent des protéines localisées dans le cytosol. Chaque barre est cliquable et donne un résultat de recherche de protéines appartenant à la catégorie sélectionnée.
la Composition du cytosol
Infrastructures
- Aggresome: 21
- Cytosol: 4658
- les organes Cytoplasmiques: 77
- Tringles & Anneaux: 20
Le cytosol représente environ 70% du volume total de cellules humaines, et il est très encombré et complexe (Luby-Phelps K&période; (2013))., Le cytosol est principalement composé d’eau (environ 70% du volume) et de protéines (20-30% du volume) (période Luby-Phelps K&; (2000); Ellis RJ&; (2001)). Plutôt qu’un liquide, il est souvent décrit comme une matrice hydrophile de type gelée qui permet la libre circulation des ions, des molécules hydrophiles et des protéines, mais aussi des structures plus grandes telles que des complexes protéiques et des vésicules, à travers la cellule. Les Ions tels que le potassium, le sodium, le bicarbonate, le chlorure, le calcium, le magnésium et les acides aminés sont également des constituants importants du cytosol., Les différences de concentration de ces ions entre le cytosol et le liquide extracellulaire ou organites cytosoliques sont essentielles pour de nombreuses fonctions cellulaires, par exemple pour permettre la communication de cellule à cellule au niveau des synapses des cellules nerveuses. Le pH cytosolique humain varie entre 7,0 et 7,4 et est généralement plus élevé si la cellule est en croissance (Bright GR et al. (1987)).
des exemples d’images de la protéine codée par MTHFD1 colorée dans 3 lignées cellulaires différentes peuvent être vus sur la Figure 3.
MTHFD1
Mthfd1
Mthfd1
Figure 3., Exemples de la morphologie du cytosol dans différentes lignées cellulaires, représentée par une coloration immunofluorescente de la protéine MTHFD1 dans les cellules A-431, U-251 MG et U-2 OS.
le cytosol contient également différentes structures non liées à la membrane, y compris des inclusions cytoplasmiques, telles que des inclusions glycogènes, pigmentaires et cristallines, et des corps cytoplasmiques, tels que des corps P et des granules de stress. Les Aggresomes sont de grands corps d’inclusion formés lors du transport rétrograde actif de protéines mal repliées le long de microtubules (période Kopito RR&; (2000))., Cette séquestration a une fonction cytoprotectrice, pour les protéines agrégées qui ne peuvent pas être éliminées par dégradation protéosomale. Les corps P sont des foyers d’ARNm et de protéines non liés à la membrane qui fonctionnent dans le renouvellement de l’ARN, la répression translationnelle, le silence médié par L’ARN et le stockage de l’ARN (Aizer A et al. (2008)). Une structure rare et plutôt récemment découverte qui peut apparaître dans le cytosol sont les bâtonnets et les anneaux (RRs)., Ce sont des structures filamenteuses contenant des protéines impliquées dans la biosynthèse des nucléotides, découvertes à l’origine par l’utilisation d’autoanticorps humains, mais on en sait peu sur leur fonction biologique (Carcamo WC et al. (2014)).
Une sélection de protéines pouvant être utilisées comme marqueurs pour le cytosol est répertoriée dans le tableau 1.
le Tableau 1. Sélection de protéines appropriées comme marqueurs pour le cytosol.,olyl-tRNA synthetase
Function of the cytosol
The cytosol has an important role in providing structural support for other organelles and in allowing transport of molecules across the cell., Par exemple, les métabolites doivent souvent être transportés à travers le cytosol de la zone de leur production au site où ils sont nécessaires, et divers signaux doivent être transductés de la membrane cellulaire aux compartiments cibles. De plus, de nombreux processus et réactions cellulaires importants, en particulier de caractère métabolique, se produisent dans le cytosol. Ces processus comprennent la synthèse des protéines par la traduction, la première étape de la respiration cellulaire par la glycolyse et la division cellulaire par la mitose et la méiose., Le cytosol joue également un rôle central dans le maintien des gradients à travers les membranes, ce qui est important pour la signalisation cellulaire, l’osmose et l’excitabilité cellulaire (période Lang F&; (2007)).
Une liste de protéines cytosoliques hautement exprimées est résumée dans le tableau 2. L’analyse basée sur l’ontologie génique (GO) du protéome cytosolique montre un enrichissement de termes qui sont bien en ligne avec les fonctions connues du cytosol., Les termes les plus enrichis pour le processus biologique du domaine GO sont liés à la traduction, aux modifications post-traductionnelles, aux voies de signalisation et à la mort cellulaire (Figure 4a). L’analyse d’enrichissement de la fonction moléculaire du domaine GO montre également un enrichissement significatif pour les termes liés à la traduction et au métabolisme des protéines (Figure 4b).
Figure 4a. analyse D’enrichissement basée sur L’ontologie génique pour le protéome du cytosol montrant les Termes significativement enrichis pour le processus biologique du domaine GO., Chaque barre est cliquable et donne un résultat de recherche de protéines appartenant à la catégorie sélectionnée.
Figure 4b. analyse d’enrichissement basée sur L’ontologie génique pour le protéome du cytosol montrant les Termes significativement enrichis pour la fonction moléculaire du domaine GO. Chaque barre est cliquable et donne un résultat de recherche de protéines appartenant à la catégorie sélectionnée.
le Tableau 2. Protéines cytosoliques localisantes uniques hautement exprimées à travers différentes lignées cellulaires.,e »>91
Cytosol proteins with multiple locations
Approximately 79% (n=3738) of the cytosolic proteins detected in the Human Protein Atlas also localize to other cellular compartments (Figure 5)., Le tracé du réseau montre que les compartiments les plus communs partageant les protéines avec le cytosol sont le noyau, la membrane plasmique et les nucléoles. En particulier, les protéines qui se localisent à la fois dans le cytosol et le noyau, ainsi que dans le cytosol et la membrane plasmique, sont surreprésentées. En effet, il existe de nombreuses protéines connues pour être transportées, ou pour faire la navette en continu, entre le cytosol et ces compartiments, notamment des facteurs de transcription, des protéines ribosomiques et des molécules de signalisation. Des exemples de protéines multilocalisantes dans le protéome cytosolique peuvent être vus dans la Figure 6.,
la Figure 5. Tracé en réseau interactif des protéines du cytosol avec de multiples localisations. Les nombres dans les nœuds de connexion montrent les protéines qui sont localisées dans le cytosol et dans un ou plusieurs emplacements supplémentaires. Seuls les nœuds de connexion contenant plus d’une protéine et au moins 0,5% de protéines dans le protéome cytosolique sont représentés. Les tailles de cercle sont liées au nombre de protéines., Les nœuds de couleur cyan montrent des combinaisons qui sont significativement surreprésentées, tandis que les nœuds de couleur magenta montrent des combinaisons qui sont significativement sous-représentées par rapport à la probabilité d’observer cette combinaison en fonction de la fréquence de chaque annotation et d’un test hypergéométrique (p<=0.05). Notez que ce calcul n’est effectué que pour les protéines à double localisation. Chaque nœud est cliquable et donne une liste de toutes les protéines présentes dans les organites connectés.
RPL10A
STAT5A
DDX55
Figure 6., Exemples de protéines multilocalisantes dans le protéome cytosolique. RPL10A est une protéine ribosomique connue, nécessaire à la formation des sous-unités ribosomiques des années 60. Il a été démontré qu’il se localise à la fois aux nucléoles et au cytosol (détecté dans les cellules U-2 OS). STAT5A appartient à la famille des facteurs de transcription STAT. Il se transfère du cytosol dans le noyau en réponse à la phosphorylation (détectée dans les cellules A-431). DDX55 est un membre de la famille de protéine de boîte morte impliquée dans plusieurs processus cellulaires impliquant l’altération de la structure secondaire D’ARN., Il a été démontré qu’il se localise au noyau, aux nucléoles et au cytosol (détecté dans les cellules A-431).
niveaux D’Expression des protéines du cytosol dans les tissus
l’analyse du Transcriptome et la classification des gènes en catégories de distribution tissulaire (Figure 8) montrent que les gènes codant pour les protéines localisées dans le cytosol et ses sous-structures ont une distribution similaire à celle de tous les gènes de l’Atlas cellulaire, mais avec une diminution faible mais significative de la fraction de géné pour laquelle l’expression est limitée à certains tissus.
la Figure 7., Graphique en barres montrant le pourcentage de gènes dans différentes catégories de distribution tissulaire pour les gènes codant des protéines associées au cytosol par rapport à tous les gènes de l’Atlas cellulaire. L’astérisque marque un écart statistiquement significatif (p≤0,05) dans le nombre de gènes d’une catégorie sur la base d’un test statistique binomial. Chaque barre est cliquable et donne un résultat de recherche de protéines appartenant à la catégorie sélectionnée.