Etude fonctionnelle des antiporteurs membranaires de cations monovalents codés par le gène NHA1 de Saccharomyces cerevisiae et par ses orthologues

Le maintien d'ions à des concentrations intracellulaires constantes est essentiel à la survie des cellules. Les principaux cations concernés sont le potassium (K+), qui est indispensable au bon fonctionnement des levures, ainsi que le sodium (Na+) et le lithium (Li+) qui sont toxiques lorsqu'ils sont présents en concentration trop importante dans la cellule. En effet, le potassium est indispensable à de nombreuses fonctions physiologiques et intervient dans le maintien de la pression osmotique. Ce cation ne présente pas de toxicité pour la cellule mais sa concentration doit être limitée afin que la pression osmotique intracellulaire soit compatible avec le bon fonctionnement de la cellule. Par contre, les ions Na+ et Li+ sont toxiques pour la plupart des levures. Les seuils de tolérance aux ions toxiques et à la pression osmotique sont très variables d'une souche de levure à une autre. Le maintien de la concentration intracellulaire de ces ions compatible avec le fonctionnement cellulaire est assurée chez les levures par des mécanismes actifs ayant pour fonction de transporter les cations monovalents. Chez Saccharomyces cerevisiae, K+, Na+ et Li+ sont exportés par les mêmes systèmes de transport (Bañuelos et al., 1998). Le système le plus efficace, et en particulier à pH voisin de la neutralité, est constitué d'ATPases codées par les gènes ENA1-4. La dégradation de l'ATP fournit dans ce cas l'énergie nécessaire au transport. Par ailleurs, il existe un antiporteur codé par le gène NHA1 qui fonctionne à pH acide parce qu'il utilise le flux entrant de protons (H+) pour assurer l'efflux de cations. L'expression du gène NHA1 (YLR138w) est constitutive et faible. Il code pour une protéine de 985 aminoacides localisée dans la membrane plasmique. Enfin il faut noter que des travaux antérieurs effectués au laboratoire suggèrent que le transporteur Nha1p aurait des fonctions plus générales dans la cellule et il participerait en particulier à la régulation du pH intracellulaire (Sychrová et al., 1999). Sur le plan de la structure, Nha1p possède une extrémité N-terminale courte, un domaine intermédiaire hydrophobe formé de 12 segments transmembranaires et un domaine C-terminal hydrophile probablement à localisation intracellulaire. La structure a été comparée aux produits de gènes orthologues des levures Schizosaccharomyces pombe (Jia et al., 1992) et Zygosaccharomyces rouxii (Iwaki et al., 1998; Watanabe et al., 1995) les 2 seuls connus au début de ce travail, ainsi qu'à celui trouvé plus récemment de Candida albicans (Soong et al., 2000). Le degré de similarité entre les protéines est important dans les parties N-terminales et intermédiaires tandis que le segment C-terminal présente des différences notables: chez Saccharomyces cerevisiae, il est exceptionnellement long (554 aa, 56,2 % de la protéine total) en comparaison des autres levures. Par ailleurs, les antiporteurs des autres levures avaient été décrits comme étant uniquement des transporteurs à Na+ et Li+. Ceci semblait donc suggérer un rôle particulier pour ce long domaine hydrophile de Nha1p: rôle dans le transport de plusieurs cations, dans la réponse au stress osmotique ou encore dans la régulation du pH intracellulaire. C'est ce que nous nous sommes attaché à tester au cours de ce travail.Pas de résum