La sulfatation

1. Introduction

2. La tyrosine O-sulfatation

3. La tyrosylprotéine sulfotransferase

4. Activation du sulfate par les 3'-phosphoadenosine 5'-phosphosulfate synthases (PAPSS) et tyrosine O-sulfatation

5. Liens Internet et références bibliographiques

 

1. Introduction

La sulfatation est la modification post-traductionnelle qui ajoute un groupement sulfate (SO42-) à une tyrosine. La serine et la threonine peuvent également être sulfatées.

C'est une modification que l'on trouve chez des protéines sécrétées ou fixées à la membrane. Prés de 1% de tous les résidus tyrosine de toutes les protéines d'un organisme peuvent être sulfatées, ce qui fait de la sulfatation la modification post-traductionnelle la plus courante.

Le but de la sulfatation est d'activer les enzymes. Exemples de protéines sulfatées : la gastrine, la cholecystokinine, l'héparine, certaines glycoprotéines, le pro-collagène de type III.

A l'inverse, les hormones thyroïdiennes T3 et T4, les catécholamines, la leu-enképhakine et l'estradiol sont inactivés par sulfatation.

Elle facilite la détoxification hépatique des acides biliaires et augmente le pouvoir mutagène de dérivés phénoliques.

 

2. La tyrosine O-sulfatation

La tyrosine O-sulfatation des protéines a été observée pour la première fois par Bettelheim [Bettelheim, F. R. (1954) J. Am. Chem. Soc. 76, 2838 - 2839] dans le fibrinopeptide B de boeuf.

Cette réaction est catalysée par une enzyme, la tyrosylprotéine sulfotransferase.

Il s'agit du transfert d'un groupement sulfate de l'adénosine 3'-phosphate 5'-phosphosulfate (PAPS) sur le groupement hydroxyle d'un résidu peptidyltyrosine qui forme la tyrosine O4-sulfate ester et le 3',5'-ADP.

Le chlorate de sodium est un inhibiteur de le sulfatation des tyrosines.

 

Les caractéristiques d'une séquence consensus d'un site de sulfatation d'une tyrosine sont les suivantes :

  • 1 Glu ou 1 Asp en position -1 de la tyrosine
  • au moins 3 acides aminés acides dans une fenêtre [-5 à +5] autour de la tyrosine
  • pas plus de 1 acide aminé basique et 3 acides aminés hydrophobes dans une fenêtre [-5 /Tyr/ +5]
  • au moins 1 Pro ou 1 Gly (acides aminés à forte propension à induire des boucles) dans une fenêtre [-7 /Tyr/ -2] et une fenêtre [+1 /Tyr/ +7] ou au moins 2 à 3 [Asp, Ser ou Asn] dans une fenêtre [-7 /Tyr/ +7]
  • pas de Cys impliquée dans un pont disulfure dans une fenêtre [-7 /Tyr/ +7]
  • pas d'acide aminé N-glycosylé à proximité de la tyrosine

 

 

3. La tyrosylprotéine sulfotransferase (TPST) (EC 2.8.2.20)

Les tyrosylprotéine sulfotransferases-1 et -2 humaines sont des protéines transmembranaires de type II (réseau du trans-Golgi) de longueur à peu prés semblables (370 à 377 acides aminés - 50 à 54 kDa).

Elles contiennent :

  • 1 domaine N-terminal cytoplasmique de 8 acides aminés
  • 1 domaine transmembranaire de 17 acides aminés (TM)
  • 1 domaine intermédiaire de 40 acides aminés (Stem)
  • 1 domaine catalytique 2 sites de N-glycosylation

Les 4 résidus cysteine indiqués sont conservés dans les TPSTs de toutes les espèces de même que les motifs 5'-PSB et 3'-PB impliqués dans la fixation des groupements 5'- et 3'-phosphate du produit de la réaction.

Source figure : Moore (2003)

 

4. Activation du sulfate par les 3'-phosphoadenosine 5'-phosphosulfate synthases (PAPSS) et tyrosine O-sulfatation

Le sulfate inorganique entre dans la cellule sous l'action de un ou plusieurs transporteur(s).

Une fois dans le cytosol, le sulfate est activé par une ou deux 3'-phosphoadenosine 5'-phosphosulfate (PAPS) synthases (PAPSS1 et PAPSS2).

Ces enzymes bifonctionnelles contiennent un domaine C-terminal ATP sulfurylase et un domaine N-terminal adénosine phosphosulfate (APS) kinase :

  • 1ère étape d'activation : l'ATP et le sulfate inorganique sont convertis en APS et pyrophosphate par l'ATP sulfurylase (EC 2.7.7.4). L'APS est alors directement cannalisé vers les sites actifs de l'APS kinase
  • 2ème étape d'activation : elle est catalysée par le domaine APS kinase (EC 2.7.1.25). Une seconde molécule d'ATP est consommée pour phosphoryler le groupement 3'-hydroxyle du ribose de l'APS et former le PAPS et l'ADP

Le PAPS est transporté dans la lumière du Golgi par une PAPS translocase. Ce transporteur fonctionne via un mécanisme d'antiport avec le PAP comme ligand entrant.

Source figure : Moore (2003)

TGN : réseau du trans-Golgi

Une fois dans la lumière du Golgi, le PAPS agit comme donneur de sulfate aux TPSTs et aux carbohydrate sulfotransferases.

Les produits sulfatés sont soit sécrétés, soit retenus dans la membrane des lysosomes (vésicules de sécrétion) et/ou dans la membrane plasmique.

 

Ci-contre, la structure de la 3'-phosphoadenosine-5'- phosphosulfate synthetase 1 (PAPSS1)

de Homo sapiens (Harjes et al. - 2004).

 

Code accès : MMDB 32401 - Code accès : PDB 1X6V

Image générée avec Cn3D 4.1

 

5. Liens Internet et références bibliographiques

Moore, K. L. (2003) "The Biology and Enzymology of Protein Tyrosine O-Sulfation" J. Biol. Chem., 278, 24243 - 24246

"The Sulfinator" (Expasy) : programme de prédiction des sites de sulfatation des tyrosines à partir de séquences de protéines