Glycophorine

Définition

La glycophorine est la protéine la plus fréquente dans les membranes plasmiques des érythrocytes humains (hématies). Dans cette protéine transmembranaire de 131 acides aminés, la partie N-terminale est située dans l'espace extracellulaire et la partie C-terminale dans l'espace cytosolique.

La glycophorine est une protéine intégrale qui ne traverse la membrane qu'une seule fois (sous la forme d'une hélice alpha), c'est-à-dire qu'elle comporte un seul segment transmembranaire et l'empêche d'adhérer à d'autres cellules ou aux parois des vaisseaux sanguins.

Explications

Cette protéine a 3 domaines avec des fonctions différentes. Elle doit son nom au domaine hydrophile qu'il possède dans la partie extracellulaire, qui porte de nombreuses chaînes glucidiques : la partie externe porte 16 chaînes oligosaccharidiques. Ce domaine a pour fonction de médiatiser l'interaction des érythrocytes avec d'autres cellules. De plus, une hélice hydrophobe permet à la glycophorine de s'ancrer sur la membrane.

La partie membranaire est une hélice a de 23 acides aminés. La glycophorine a à son tour un autre domaine hydrophile à l'intérieur des cellules, riche en acides aminés chargés négativement (aspartate et glutamate). Le domaine cytosolique constitue le point d'ancrage du cytosquelette, qui se dilate à l'intérieur de la cellule.

Afin d'étudier ces protéines, il était nécessaire de les isoler de la membrane des globules rouges en utilisant une technique d'électrophorèse sur gel de polyacrylamide, et quatre types de glycophorines ont été découverts. Les glycophorines A, B, C et D sont par ordre de plus en moins important dans la membrane cellulaire, ces dernières étant quasi inexistantes et très rares.

La fonction des glycophorines est méconnue, que ce ce soit pour la glycophorine A, B, C ou E. La glycophorine D est maintenant connue pour être une variante de la glycophorine C.

Glycophorine A

La glycophorine A est une alpha-sialoglycoprotéine (nommée pour être une glycoprotéine liée à un acide sialique).

Cette protéine intégrale de la membrane plasmique des érythrocytes humains est la plus présente parmi les différents types de glycophorines et possède, une fois mature, 72 acides aminés extracellulaires. Les 23 suivants forment un segment transmembranaire et le reste (36) est intracellulaire. Il existe un total de 16 oligosaccharides, liés dans la partie extracellulaire du GPA : 15 sont courts au niveau des sites d'O-glycosylation et un seul est plus long et est en N-glycosylation.

Le glycogène, représente 60 % du GPA, et se lie à la sérine (Ser), à la thréonine et à l'asparagine. Dans la partie intracellulaire du GPA, on trouve l'arginine et la lysine (chargée positivement), qui se lie aux têtes des phospholipides membranaires (qui sont chargés négativement). Cela aide à bien ancrer le GPA à la membrane.

La partie intracellulaire, à son tour, contient de nombreux résidus chargés et polaires qui ne sont pas chargés. La glycophorine est riche en glucides (60 %) du fait de son domaine hydrophile extracellulaire (voir introduction). En outre, il a une teneur élevée en acide sialique et en conséquence il fournit 60 % de la charge négative de GR.

Ce type de glycoprotéine se trouve toujours à la surface de la membrane et sa fonction est de réguler les interactions entre les globules rouges ainsi que les interactions entre les globules rouges et l'endothélium vasculaire ou d'autres cellules circulatoires. Les glycophorines (GP) constituent le groupe des protéines transmembranaires des globules rouges (GR), la glycophorine A (GPA) étant la principale. Il y a en moyenne 10⁶ molécules de GPA dans un GR.

La glycophorine A est exprimée dans l'endothélium et dans l'épithélium rénal. Deux GPA peuvent s'associer et former un dimère, qui est stabilisé par les interactions de van der Waals. Ces dimères GPA permettent d'activer les récepteurs présents à la surface de certaines cellules. En raison des charges d'acide sialique, les cellules se repoussent, ce qui empêche la formation d'agrégations lorsqu'elles circulent dans les rétrécissements des vaisseaux sanguins du corps. Le GPA est un récepteur d'antigènes M et N. Selon qu'il est attaché à l'un ou à l'autre, il aura une forme allélique ou une autre : GPA-N ou GPA-M. Cette forme allélique confère aux individus une identité biochimique et une immunologie.

Par conséquent, la glycophorine A porte les déterminants antigéniques de MN. Ce type de glycophorine est également appelé glycoprotéine MN (qui a deux formes alléliques, selon qu'elle contient le M ou N du système de groupe sanguin MN) et est composé de 131 acides aminés et 16 unités d'oligosaccharides. Les formes alléliques GPA-N et GPA-M sont différenciées selon les acides aminés qu'elles ont en position 1 et 5 : GPA-N a Leu et Glu, tandis que GPA-M a Ser et Gly.

La teneur en oligosaccharides labiles aux alcalis est la même en N ou M. La seule différence entre les antigènes M et N est leur séquence amino-terminale. La glycophorine A dans M est : be-be * -thr * -thr * -gly. En revanche, celle de la glycophorine A dans N est : leu-ser * -thr * -thr * -glu. (* glycosylé). La partie de la glycoprotéine MN portant les spécificités M ou N est séparée du globule rouge intact par traitement aux enzymes protéolytiques, de telle sorte que le traitement enzymatique "détruit" les antigènes M et N de la glycophorine A.

La glycophorine, comme son nom l'indique, est une protéine membranaire glycosylée. La glycation intervient par les enzymes présentes dans l'appareil de Golgi, qui sont responsables de la synthèse des glycosaminoglycanes (des glycanes) nécessaires pour que cela soit effectué correctement. Il existe des maladies héréditaires dues au manque de glycosylation de cette protéine. En outre, le GPA est un récepteur pour influencer les virus. On soupçonne qu'il pourrait être le récepteur de l'hépatite A (HAV).

Glycophorine C

La glycophorine C est un polypeptide monocaténaire composé de 128 acides aminés et 60 % de glucides. Cette protéine possède deux isoformes connues, et le gène qui la code est exprimé dans une grande variété de tissus tels que le rein, le thymus, l'estomac, le sein, le foie et, surtout, les érythrocytes adultes. Ce gène particulier est situé sur le bras long du chromosome 2.

Plus spécifiquement, les glycophorines C sont codées par quatre exons. Les trois premiers contiennent la séquence nécessaire pour synthétiser la région extracellulaire, et le quatrième est celui qui code pour la fraction transmembranaire et intracellulaire (à laquelle se lie la protéine 4.1). Ceux-ci contiennent plusieurs acides aminés sous forme glycosylée depuis le début, mais après transcription, ils subissent une modification spécifique dans laquelle une moyenne de un à huit glucides supplémentaires est ajoutée.

Les glycophorines C sont petites par rapport au type A et contiennent un nombre égal de glucides, ainsi que les mêmes types de chaînes oligosaccharidiques. Comme différence structurelle significative entre eux, on observe que les glycophorines C contiennent du tryptophane, qui, au contraire, n'est présent dans aucune des autres espèces de glycophorine.

Même ainsi, sa structure est similaire à celle d'autres glycophorines : avec un domaine extracellulaire hautement glycosylé, un domaine transmembranaire et un autre domaine intracellulaire. Environ 90 % de la glycophorine C présente dans l'érythrocyte est liée au cytosquelette et les 10 % restants se déplacent librement à l'intérieur de la membrane. Son poids moléculaire est de 23 kDa. En moyenne, cette protéine a 6 oligosaccharides liés par molécule.

Nous pouvons localiser la glycophorine C non seulement dans la membrane cytoplasmique, où elle agit comme un composant intégral, mais également dans le cytosquelette cortical, qui est situé juste en dessous de cette membrane. L'extrémité N-terminale avec les acides aminés de 1 à 57 se trouve dans la région extracellulaire; ceux qui sont contenus entre 58 et 81 sont transmembranaires et 59 à 128, incluant ainsi l'extrémité carboxyle, résident dans le cytoplasme.

Dans les globules rouges, la glycophorine C constitue environ 4 % des sialoglycoprotéines membranaires. La section glycidique se trouve uniquement et exclusivement dans la région extracellulaire des érythrocytes, et environ 225 000 molécules de glycophorine C peuvent être trouvées dans chacune de ces cellules sanguines.

Malgré la similitude de son nom, la glycophorine C n'est pas liée aux autres types de glycophorines. On pensait à l'origine que C et D étaient le résultat d'une duplication de gène, mais il a été conclu plus tard que la glycophorine D est générée à partir de la glycophorine C, c'est-à-dire à partir du même gène.

La glycophorine C, également appelée glycoconectine (glyconectine) et très similaire à la glycoprotéine D, contribue au maintien de la structure de la membrane plasmique et de la forme globulaire grâce à son interaction avec la protéine 4.1. (Il a été démontré que les membranes déficientes en protéine 4.1 présentent une diminution de la teneur en glycophorine C).

Ce type de glycophorine est l'une des principales protéines membranaires intégrales de plusieurs cellules, en particulier des érythrocytes, et agit également comme récepteur pour la protéine plasmodium falciparum PfEBP-2. En outre, l'une de ses fonctions les plus importantes est de réguler la stabilité des globules rouges dans lesquels il se trouve et, à son tour, de réguler les propriétés du matériau de la membrane.

En outre,La glycophorine C constitue les substrats antigéniques des différents groupes sanguins et permet l'interaction avec les protéines périphériques et la participation à l'échange transmembranaire.
Applications médicales

Des anticorps dirigés contre les glycoprotéines C ont été utilisés dans plusieurs études pour identifier les érythro-leucémies. Auparavant, les glycoprotéines A étaient également utilisées à cette fin, mais elles ne donnaient pas un si bon résultat car leur différenciation était plus tardive et n'arrivait pas à temps pour quels cas de la maladie. La glycophorine C est associée à de multiples antigènes d'intérêt pour la médecine transfusionnelle : Gerbich, Yussef, Webb, Duch, lixiviation, Lewis II, Ahonen, GEPL, GEAT et GETI. Avec D, les glycophorines C sont responsables du transport des antigènes du groupe sanguin Gerbich et sont responsables de la formation du génotype Ge-2, -3, entre autres.

Les mutations de la glycophorine C sont rares dans la plupart des pays occidentaux, mais elles sont abondantes dans certains endroits où le paludisme est une maladie endémique. L'incidence du phénotype Gerbich négatif est abondante dans ces zones, ce qui est associé à des réactions transfusionnelles et à une maladie hémolytique du nouveau-né.

Une altération de la glycosylation de la glycophorine C donne naissance à l'antigène Webb. La glycophorine C, étant liée à la forme de la membrane des globules rouges, des mutations de cette protéine sont associées au développement de l'elliptocytose, qui est une maladie héréditaire courante dans les pays africains.

En cela, une déformation des érythrocytes intervient. Le sous-type d'elliptocytose le plus accepté, associé à la glycophorine C, est l'ovalocytose, dans laquelle survient une anomalie sous forme de globules rouges, qui prennent une forme exagérément ovale.

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