Les membranes biologiques sont des objets dynamiques dont la composition en protéines et lipides s'adapte pour permettre de nombreux processus cellulaires. Il existe notamment une asymétrie de composition en lipides entre les deux couches de la membrane qui est finement régulée par des protéines dont les flippases. Celles-ci catalysent le transport des lipides du feuillet externe vers le feuillet interne des membranes cellulaires.
Chez l'Homme, des mutations de la flippase ATP8B1 sont responsables de plusieurs formes d'une maladie génétique se manifestant par une diminution de la sécrétion biliaire, la cholestase intrahépatique :
- progressive familiale ;
- gravidique ;
- récurrente bénigne.
Des efforts importants sont déployés pour comprendre les mécanismes de transport de lipides utilisés par les protéines telles que ATP8B1 (famille des ATPases P4).
En 2019, une collaboration européenne impliquant l'I2BC avait révélé des premières structures d'une flippase dans un modèle de levure, éclairant la régulation de son activité de transport membranaire de lipides.
En collaboration avec les Universités d'Aarhus (Danemark), de Bochum (Allemagne) et de Copenhague, les chercheurs de l'I2BC ont, cette fois, étudié le mécanisme d'auto-inhibition de la flippase ATP8B1, ainsi que sa régulation par les lipides et la phosphorylation (ajout du groupement phosphate PO43-).
Grâce à la cryo-microscopie électronique, ils ont résolu la structure d'un complexe (ATP8B1-CDC50A) impliquant la flippase dans un état « auto-inhibé ». Ils ont aussi mesuré l'activité enzymatique de la protéine sauvage ATP8B1 et de mutants tronqués à leurs extrémités N- et/ou C-terminales.
Ils en tirent plusieurs enseignements.
- Les deux extrémités de la protéine ATP8B1, et particulièrement la C-terminale, jouent un rôle essentiel dans l'auto-inhibition de l'activité enzymatique.
- Les segments N- et C-terminaux pourraient établir une « communication » moléculaire favorisant l'auto-inhibition de ATP8B1.
- Il est possible de concevoir des composés capables de réguler l'activité du complexe.
- La résolution de la structure du complexe ATP8B1/CDC50A dans un état auto-inhibé permet de localiser les mutations d'ATP8B1 responsables des différentes formes de cholestases intrahépatiques. Les mutations sont réparties uniformément sur la séquence mais la plupart sont localisées dans des zones clés qui impactent directement les propriétés catalytiques de l'enzyme.
Les chercheurs suggèrent enfin que le mécanisme d'auto-inhibition de ATP8B1 est largement employé parmi les flippases de la famille des ATPases P4.