Métabolisme des acides gras saturés du lait et … · Vincent RIOUX, Pr. Laboratoire de...

Vincent RIOUX, Pr.Laboratoire de Biochimie-Nutrition Humaine

AGROCAMPUS OUESTINRA USC 1378

Séminaire SFEL 24/03/14

Métabolisme des acides gras saturés du lait et acylation des protéines.

Focus sur l’octanoylation de la ghréline.

Acides gras polyinsaturés

Acides gras saturés

62 %

Acide oléique

29 %

3 %

Acides gras conjugués (acide ruménique)

0,5%

% des acides gras totaux

Nature de l’acide gras Lait de vache

4:0 3-46:0 2-38:0 1-210:0 2-4

10:1 <0,4

12:0 3-414:0 9-12

14:1 1-2

16:0 23-32

16:1 2-3

18:0 13

18:1 2918:2 218:3 <120:0 <0,2CLA 0,5

Saturés 54-71Monoinsaturés 31-33

Les AG saturés du lait

Les acides gras saturés: des métabolismes à étudier, des fonctions à découvrir, des besoins à définir

acides gras saturés(C8:0, C14:0, C16:0)

fonction spécifique=acylation des protéinesMyristoylation (C14:0)Palmitoylation (C16:0)Octanoylation (C8:0)

Rioux et al. (2000) J. Nutr. Biochem. 11, 198-207Legrand et al. (2002) Lipids 37, 569-572Rioux et al. (2003) Reprod. Nutr. Dev. 43, 419-430Rioux et al (2007) Animal 1, 820-826Rioux & Legrand (2007) Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care 10, 752-758Rioux et al. (2011) Biochim. Biophys. Acta 1811, 1-8

Rioux et al. (2002) J. Nutr. Biochem. 13, 66-74Rioux et al. (2006) Mol. Cell. Biochem. 286, 161-170

Beauchamp et al. (2007) Biochimie 89, 1553-1561Beauchamp et al. (2009) Biochimie 91, 1411-1419

Ezanno et al. (2011) Lipids 47, 117-128Ezanno et al. (2013) Nutr. Clin. Metab. 27, 10-19

Acylation des protéines par des acides gras saturés

Liaison thioester: S-acylation

Palmitate O

CH2 Cysté ine interne

NH

CH

C

NH

CH3

O(CH2)14C

S

Liaison amide : N-myristoylationO

CH3 (CH2)12C

NHCH2

C O

Myristate GlycineN-terminale

NH

Liaison ester: O-acylation

OCH3 (CH2)n C

PalmitateOctanoate

O Sérineinterne

CH2

O

NH

CHCNH


Palmitate O


NH

CH

C

NH

CH3

O(CH2)14C

S


CH3 (CH2)12C

NHCH2

C O


NH


OCH3 (CH2)n C

PalmitateOctanoate

O Sérineinterne

CH2

O

NH

CHCNH

Acide myristique et myristoylation N-terminale

O

S-CoA

+

Myristoyl-CoA

myristoyl-CoA: protéine N-myristoyltransférase(NMT)

Protéine myristoylée

Association à la membraneLocalisation subcellulaire Interaction protéine-protéine

H

Gly1-AA2-AA3-…N

+ CoA-SH

O

Beauchamp et al. (2009) Med. Sci. 25, 57-63.

Protéine:-en cours de traduction-avec 1 Gly N-terminale (Met initiatrice clivée par méthionyl aminopeptidase)-avec une séquence consensus N-terminale qui reste m ystérieuse

NH2-Gly1-AA2-AA3-AA4-(S/C/T/A/G/N)5-AA6-AA7-AA8…ribosome

Myristoylation et myristoyl-CoA: protéine N-myristo yltransférase (NMT)

Chez la levure, la délétion du gène codant pour la NMT est létale Duronio et al. (1989) Science 243, 796-800

Chez la drosophile, la délétion du gène codant pour la NMT affecte profondément le développement Ntwasa et al. (2001) Exp. Cell Res. 262, 134-144

Chez les mammifères: 2 gènes NMTLes souris Knock-out Nmt1 ne sont pas viables: la p résence de NMT2 seule n’est pas suffisante pour dépasser le stade embryonnaire Yang et al. (2005) J. Biol. Chem. 280:18990-18995

NMT1 est l’enzyme la plus active comparée à NMT2 Giang and Cravatt (1998) J. Biol. Chem. 273, 6595-6598; Rioux et al. (2006) Mol. Cell. Biochem. 286, 161-170

C

[acide myristique] (µM)pmol

myr

isto

ylpe

ptid

e/m

in/µ

g pr

otéi

nes

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0 25 50 75 100 125 150

NMT1NMT2

C

[acide myristique] (µM)pmol

myr

isto

ylpe

ptid

e/m

in/µ

g pr

otéi

nes

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

0 25 50 75 100 125 150

NMT1NMT2

Importance de la myristoylation et de l’acide myris tique

Myristoylation, Régulation, Signalisation

Trafic membranaire et transductiondes signaux (Protéines Gα, MARKS

eNOS, calcineurine)

Dynamique du cytosquelette cellulaire(tubulines, kératines, vinculine, myosine?)

Balance apoptose/prolifération(BID, PAK2, actine, gelsoline)

Ubiquitination des protéines(E3-ligases, protéasome 26S)

Oncogènes, suppresseurs de tumeurs

(Src, Fus1)

Protéines virales de structureet réplication virale

(Nef, Gag)

Métabolisme intermédiaire(NCb5R, DES)

MyristoylationC14:0

60-70 protéines myristoylées connues et bien décrites, 200 à 300 protéines potentielles selon les prédictions bioinformatiques Maurer-Stroh et al. (2000) J. Mol. Biol. 317, 541-557

Beauchamp et al. (2009) Med. Sci. 25, 57-63.

Un 2nd signal est nécessaire pour l’ancrage à la membrane

D’après Wright et al. (2010) J. Chem. Biol. 3, 19-35

KKSKKP

KKSKK

Région polybasique(protéine MARCKS)

2ème lipidation(protéine Ghétérotrimérique)

Poche hydrophobe(protéine ARF-GTPase)

palmitoylisoprènyl

Les effets de la myristoylation sur l’ancrage membr anaire

Liaison irréversibledu C14:0

Le niveau de myristoylation des protéines est-il dé pendant de la biodisponibilité en acide myristique?

[C14:0-CoA] ~5nM

Alimentation(4-8 g de C14:0/jour chez l’homme)

Biosynthèse de novo ?Quelques 100 aines de µg Hydrolyse à partir des triglycérides de réserve?

C14:0 tissulaire (0,5 à 2%des acides gras totaux)

Libération à partir desphospholipides membranaires (PLA1)?

Ribosomes,lieu de la myristoylation

Origine de l’acide myristique qui myristoyle les pro téines?

Rioux et al. (2003) Reprod. Nutr. Dev. 43, 419-430; Rioux et al. (2000) J. Nutr. Biochem. 11, 198-207; Rioux et al. (2002) J. Nutr. Biochem. 13, 66-74; Rioux et al. (2007) Animal 1, 820-826


Palmitate O


NH

CH

C

NH

CH3

O(CH2)14C

S


CH3 (CH2)12C

NHCH2

C O


NH


OCH3 (CH2)n C

PalmitateOctanoate

O Sérineinterne

CH2

O

NH

CHCNH

Acide palmitique, palmitoylation et palmitoyltransf érases

Les données actuelles sur les palmitoylacyltransfér ases (PAT) impliquées dans la S-acylation: la famille des prot éines « DHHC »

1ère description de la palmitoylation dans les années 19 80 Schlesinger et al. (1980) J. Biol. Chem. 255,10021-10024

Découvertes des PAT chez la levure entre 1999 et 20 02 Bartels et al. (1999) Mol. Cell. Biol. 19, 6775-6787; Roth et al (2002) J. Cell. Biol. 159, 23-28; Lobo et al. (2002) J. Biol. Chem. 277, 49352-49359.

23-25 protéines « DHHC » chez les mammifères Greaves and Chamberlain (2011) Trends Biochem. Sci. 36, 245-253

Protéines membranaires (4 à 6 domaines transmembrana ires): ER, Golgi, membrane plasmatique

cytosol

eNOS, Fyn, Lck, ABCA1DHHC21

Fyn, BACE1, ABCA1DHHC20

R-Ras, PDE10A2DHHC19

Lck, H-RasDHHC18

Lck, SNAP25, SNAP23, CSP, huntingtin, GluR1/2, GAD65, STREXDHHC17

PSD95, GAP43, SNAP25b, CSP, GABAAγ2, Fyn, BACE1, CD151, CI-MPR, sortillinDHHC15

huntingtin, GAD65DHHC13

ABCA1DHHC12

STREXDHHC9

eNOS, SNAP25, paralemmin-1, GAD65, PSD95, PSD93DHHC8

PSD95, GAP43, SNAP25, SNAP23, Gαs, Gαq, Gαi2, CSP, GABAAγ2, eNOS, STREX,

Fyn, BACE1, NDE1, NDEL1, NCAM140, sortillin, PDE10A2DHHC7

STREXDHHC5

BACE1DHHC4

PSD95, SNAP25, SNAP23, Gαs, Gαq, Gαi2, CSP, GABAAγ2, eNOS, GluR1/2, GAD65,

STREX, Fyn, BACE1, NDE1, NDEL1, NCAM140, CaMKIγ, NR2A/BDHHC3

PSD95, SNAP25, SNAP23, eNOS, Fyn, NDE1, NDEL1, CD151, CKAP4, ABCA1DHHC2

Substrats protéiques connusprotéines DHHC

Certaines protéines DHHC palmitoylent une large gamm e de substrats protéiques, d’autres sont très spécifiques Greaves and Chamberlain (2011) Trends Biochem. Sci. 36, 245-253

Les données actuelles sur les palmitoylacyltransfér ases (PAT) impliquées dans la S-acylation: la famille des prot éines « DHHC »

Les effets de la palmitoylation latérale

Labilité et réversibilité de la liaison thioester ⇒cycle d’acylation-déacylation possible

acyl-CoA protéineprotéine

cytosol

acyl-CoA

membrane

protéine acylée

Duncan and Gilman (1998) J. Biol. Chem. 273, 15830-15837

Origine de l’acide palmitique qui palmitoyle les pro téines?

C16:0

Alimentation(30-40 g de C16:0/jour chez l’homme)

La disponibilité de l’acide palmitique n’est pas lim itante.Difficile de différencier l’origine entre palmitiq ue alimentaire et palmitique endogène.

Acétyl-CoA


Palmitate O


NH

CH

C

NH

CH3

O(CH2)14C

S


CH3 (CH2)12C

NHCH2

C O


NH


OCH3 (CH2)n C

PalmitateOctanoate

O Sérineinterne

CH2

O

NH

CHCNH

Acide caprylique, octanoylation de la ghréline et g hréline-O-acyltransférase

O-acylation et O-acyltransférases


OCH3 (CH2)n C

PalmitateOctanoate

O Sérineinterne

CH2

O

NH

CHCNH

Seule protéine octanoylée connue: la ghrélineKojima et al. (1999) Nature 402, 656-660

Seule enzyme caractérisée: la GOAT (Ghrelin O-acylt ransférase)=MBOAT4 (Membrane-bound O-acyltransferase)Yang et al. (2008) Cell 132, 387-396Gutierrez et al. (2008) PNAS 105, 6320-6325

C8:0 caprylique

Mécanisme non-enzymatique? Autocatalytique?Bano et al. (1998) Biochem. J. 330, 723-730

C16:0 palmitique

Octanoylation post-traductionnelle de la ghréline

Cellules de l’estomac

Clivage du peptide signal

précurseur pré-pro-ghréline

ghréline1 117

Octanoylation par laGhréline O-acyltransférase (GOAT)

C8:0

pro-ghréline

ghréline

GSSFLSPEH…

1 94

acide caprylique

Maturation par protéolyse par PC1/3(prohormone convertase)

ghréline

C8:0

1 94pro-ghréline acylée

ghréline

C8:0

1 28

ghréline acylée active

Sécrétion-Migration dans le sangTraversée de la barrière hémato-encéphalique

Signal orexigène au niveau du noyau du tractus soli taireStimulation de l’appétit

D’après Romero et al. (2010) Eur. J. Endocrinol. 163, 1-8.

L’hypothèse de l’effet délétère de l’acide capryliq ue par octanoylation de la ghréline

Estomac (ghrelin cells)Aliment Plasma HypothalamusHypophyse

ghréline octanoylée(10-20%)

ghréline non-octanoylée(80-90%)

C8:0-CoAGOAT

préproghreline

proghréline

récepteur GHSR-1a

effet orexigèneconsommation

obésité?

autres effets(multiples, récepteur inconnu)

Romero et al. (2010) Eur. J. Endocrinol. 163, 1-8; Kirchner et al. (2009) Nat. Med. 15, 741-745; Yang et al. (2008) PNAS 105, 10750-5

C8:0

synthèse?absorption intestinale?autres tissus?

?

Sur les marqueurs lipidiques plasmatiques (cholesté rol et triglycérides chez l’homme)

Pas d’effet ou effet positif Effet négatifHashim et al. (1960) Lancet 1, 1105-1108 McGandy et al. (1970) Am. J. Clin. Nutr. 23, 1288-1298Wardlaw et al. (1995) Am. J. Clin. Nutr. 61, 535-542 Swift et al. (1992) Am. J. Clin. Nutr. 56, 881-886Hegsted et al. (1965) Am. J. Clin. Nutr. 17, 175-181 Cater et al. (1997) Am. J. Clin. Nutr. 65, 41-45Temme et al. (1997) J. Lipid Res. 38, 1746-1754 Tholstrup et al. (2004) Am. J. Clin. Nutr. 79, 564-569

Les effets physiologiques connus des acides gras à c haines moyennes

<10-15% de l’énergie >35% de l’énergie

Sur le risque cardiovasculaire:Pas de risque (Nurse Health Study) Hu et al. (1999) Am. J. Clin. Nutr. 70, 1001-1008

Sur la masse corporelle, la masse grasse, le tour d e taille:Effet favorable comparé aux AG saturés longs chez l’ homme et la femme en surpoidsTsuji et al. (2001) J. Nutr. 131, 2853-2859St-Onge et al. (2003) Obes. Res. 11, 395-402St-Onge and Bosarge (2008) Am. J. Clin. Nutr. 87, 621-626Nagao and Yanagita (2010) Pharmacol. Res. 61, 208-212

Effet favorable comparé à une surcharge identique en AG saturés longs chez le ratGeliebter et al. (1983) J. Anim. Physiol. Anim. Nutr. 98, 1-8Baba et al. (1982) Am. J. Clin. Nutr. 35, 678-682Crozier et al. (1987) Metabolism 36, 807-814

La dose alimentaire de C8:0 a-t-elle un effet :

sur le C8:0 disponible dans l’estomac?

sur le niveau d’octanoylation de la ghréline?

sur l’activité de la GOAT?

sur la consommation alimentaire?

sur la prise de poids?

Acide caprylique alimentaire, octanoylation de la g hréline et consommation

Doctorat de Fanny Lemarié

Etude de l’effet de l’acide caprylique alimentaire sur l’octanoylation de la ghréline,la consommation, la prise de poids chez le rat

6 semaines

semaine 1nourris

semaine 2à jeun

semaine 3nourris

semaine 4à jeun

semaine 5nourris

semaine 6à jeun

rats mâles agésde 3 semaines(n=6 par régimes)

Prélèvement de sang dans la veine caudale

Début des régimesau sevrage

SacrificesPonction cardiaque

3 régimes isocaloriques et isolipidiques(lipides 10% en masse et 21% en énergie)

C16:0 28,5 (6,0%en) 19,7 (4,1%en) 7,6 (1,6%en)

C18:0 3,1 2,9 2,2

AG Saturés 35,6 32,1 31,2

Contrôle Dose 1 Dose 2

C18:2 n-6 13,0 13,1 13,1

C18:3 n-3 3,6 3,5 3,5

C18:1 n-9 48,8 49,2 49,8

% des AG

C8:0 8,0 (1,7%en) 21,0 (4,4%en)0,0 (0,0%en)

Ratio n-6/n-3 3,6 3,7 3,7

tricapryline

tripalmitine

Doctorat de Fanny Lemarié

�La description des rôles physiologiques des acides gras saturés a longtemps étérestreinte à leur responsabilité dans la hausse du ch olestérol plasmatique chez l’homme et l’animal, en cas d’apports en excès dans l’alimenta tion (effets désormais controversés).

�Aux niveaux cellulaires et moléculaires, les effets des acides gras saturés sont encore peu connus. La découverte progressive de nombreuses pro téines acylées, dont la fonction est régulée par l’acylation, donne un nouvel intérêt fo nctionnel à certains acides gras saturés.

�Un inventaire plus précis des protéines acylées et de la régulation de leur fonction par l’acylation est nécessaire.

�Le lien entre ces mécanismes moléculaires et les ap ports alimentaires en acides gras saturés doit être approfondi.

�La synthèse endogène prépondérante de l’acide palmi tique associée à un apport alimentaire important rend sa concentration intrace llulaire non limitante pour les phénomènes d’acylation.

�La faible teneur en acide myristique intracellulair e (associée à une très faible biosynthèse endogène) suggèrent que les apports exogènes en aci de myristique, via l’alimentation, régulent de nombreux mécanismes cellulaires par la myristoylation N-terminale.

�L’hypothèse de l’effet délétère de l’acide capryliq ue par octanoylation de la ghréline ne semble pas valide aux doses alimentaires classiquem ent faibles de cet acide gras.

Les acides gras saturés: des fonctions à découvrir, des besoins à mieux définir

P. LEGRAND

E. BEAUCHAMP

F. LEMARIE

H. EZANNO

F. PEDRONO

B. CHOQUE

J. MARCHIX

D. CATHELINE

N. MONTHEAN

C. DUBY

F. BOISSEL

J. PIOT

Métabolisme des acides gras saturés du lait et … · Vincent RIOUX, Pr. Laboratoire de...

Documents

Transcript of Métabolisme des acides gras saturés du lait et … · Vincent RIOUX, Pr. Laboratoire de...