Filamine-C

Introduction

Si dans la littérature on trouve parfois le sigle ABP il est associé avec de nombreuses signification dont parfois la relation signifie que ces protéines sont capable d’être des  « Androgen Binding Protein », mais aussi dans le présent chapitre il signifie « Actin Binding protein ». L’isolation et la connaissance de l’Actine va progressivement en faire une cible pour les études sur toutes les protéines qui présentent une affinité pour elle et les études sur le muscle lisse que représente le gésier de poulet on fait que dès 1975 on va découvrir une nouvelle protéine la Filamine.

La Filamine

Séquences de la Filamine-CCette protéine comme toute la famille des « Filamines » présente une structure étendue dite “filamenteuse” d’où son nom, et se trouve associée avec filaments d’Actine réalisant le réseau sous membranaire. C’est donc bien une ABP soit une protéine capable de lier l’Actine (Actin Binding Protein). L’abréviation retenue est FLN. On va isoler diverses isoforme qui seront identifiées comme Filamine A, Filamine B et dans le muscle la Filamine-2, dite aussi Filamine-C ou FLN-c, dont les données de séquences sont regroupées dans le tableau suivant avec le lien Swiss Prot pour plus de détails : Q 14 315.

La FLN-c possède une séquence de 2725 Acides Aminés et on va également rencontrer quelques travaux qui rapporte des informations sur la Filamine en tant que d’une ABP 280 en référence à son poids moléculaire. Son portrait-robot est maintenant bien établi et une illustration directement issu  d’une revue  datant de 2001 qui indique que l’extrémité N-terminale représente les 275 premier résidus et contient un site d’association à l’Actine (ABD= Actin Binding Domain ; matérialisé en jaune  sur le schéma) similaire à celui trouvé dans la molécule de Spectrine, de Dystrophine, ou d’Alpha-Actinine, c. à d. comprenant 2 motifs CH nommé CH1 et CH2. (Voir sur le rôle de l’Alpha-Actinine une revue sur  les protéines associées à l’actine ) Le reste de la séquence de la Filamine se présente sous la forme de structures en bâtonnets. Il correspond à 24 séquences répétitives Portrait robot de la Filamine-Cd’environ 96 résidus (numérotées de 1 à 24 du N-terminal au C-terminal sous l’abréviation (R=repeat ; petits domaines en bleu) et dont l’arrangement ressemble à un motif Ig et sera codifié Ig-like, tandis que la zone répétitive N°20 présente une allure particulière avec seulement 62 résidus. Une telle structure est interrompues par 2 courtes zones flexibles (dites H=Hinge, matérialisé en rouge et référencé du N-terminal au C-terminal, H1 et H2) qui sont des zones cibles de l’action protéolytique de la Calpaïne. La présence de ces 2 zones flexibles va alors faire que le long bâtonnets initialement proposé comme organisation de ces 24 séquences répétitives va se trouvé changé en un concept de 2 parties en bâtonnets indiquées Rod 1 (correspondant aux zones R1-R15) et Rod 2. Correspondant aux zones R16-R24) sur le schéma. De plus en 2014,  une organisation spécifique de certaines zones répétitives est maintenant confirmée pour l’ensemble R3, R4, R5 d’une part et pour les zones R16-R17  puis R18-R19 et R20-R21, tandis que de nouvelles données semblent concerner les zones R11-R12 et R14-R15. Ainsi le schéma du portrait- robot comporte-til des couleurs différentes pour les zones répétitives qui présentent des arrangement particuliers par rapport aux autres.

Architecture spatiale de la Filamine-CL’organisation des structures R résulte d’association en triple hélices. Ce sont des feuillets Bêta déjà décrits en détail dans  un récapitulatif de 2006 . Ces séquences s’organisent ainsi en plusieurs feuillets-Bêta antiparallèles comme indiqué dans le schéma en prenant comme exemple la séquence R24. Chaque feuillet se place de façon antiparallèle sur le suivant pour former une structure compacte. En 2011 une étude chez C-elegans permet d’avoir une idée plus précise de l’arrangement de certaines zones répétitives ainsi que de la zone N-terminale spécialisée dans la reconnaissance de l’actine. Un schéma reprend ces informations et permet de récapituler ces diverses données sur l’architecture générale de la Filamine-C.

Détail sur l'arrangement du R24 de la Filamine-CDe plus suite à des travaux anciens comme  ceux sur la  possible dimérisation des Filamines, en 2011 un autre travail illustre en détails, comment Les séquences répétitives semblent capable de former un long bâtonnet qui présente dans la partie Rod 2 un aspect moins rectiligne que la précédente zone Rod 1, et pointe toujours le fait que la zone souple H2 permet à la séquence répétitive R24 de réaliser une formation dimérique avec une autre zone similaire R24 comme cela est représenté  dans le schéma ci-contre. Une illustration rapporte la séquence primaire de la zone R24 et montre qu’avec la participation de la séquence H2 cela va permettre de favoriser l’assemblage de 2 séquences R24 pour former un dimère compact pour cette zone répétitive particulière.

Dimère de Filamine-CAinsi si les extrémités C-terminales R24sont capables de s’associer entre elles , cela conduit naturellement à une association de 2 Filamines entre-elles et des données nouvelles complémentent les études précédentes. Le schéma suivant indique la façon dont elles se rapprochent pour former un dimère qui pourra ensuite s’ancrer à la membrane. Dans le muscle squelettique une partie de la FLN-C se situe à la membrane avec une distribution sous-sarcolemmale. Les Filamines apparaissent comme  des organisateurs de l’arrangement architectural du cytosquelette de la cellule. Un schéma reprend ces données et montre l’arrangement spatial du dimère de Filamines avec une organisation particulière de la zone Rod-2 qui en fait une portion avec des interactions inter-domaines répétitifs maintenant bien établis.

Propriété et partenaire de la FLN-C

Association F-Actine et dimère de Filamine-CDès 1976 il est établi que la Filamine est capable avec son extrémité N-terminale de rentrer en association avec des filaments d’Actine. Un travail plus récent et une illustration indiquent en 2011 que l’association implique un contact secondaire avec les zones répétitives interne du bâtonnet de Filamine. Une illustration présentée ci-contre reprend cette donnée sous forme d’un schéma simplifié. Puis en 2013, un travail révèle que  des sites accepteurs d’ubiquitine sur la  Filamine de type 1 dont l’effet immédiat serait la dégradation et perte de la  Filamine  sur le réseau de F-actine.(voir schéma didactique du processus d’élimination de la Filamine).

Filamine-C et sa région de liaison à l'actineLes détails sur la zone dédiée à un contact avec l’actine est largement décrit dans une étude de  2011 qui fut développée  chez C-elegans et qui permet d’avoir une idée plus précise de l’arrangement la zone dite ABD comprenant les 2 motifs CH (CH1 coloré en bleu  et CH2 coloré en vert). On y identifie la portion du motif CH1 qui est le plus flexible (indiqué en rouge) ainsi que l’arrangement spatial de chacun de ces motifs CH ainsi que la séquence servant de connexion entre ces 2 motifs (colorée en fris) . Le schéma suivant résume la séquence primaire N-terminale de la Filamine6C ainsi que son arrangement spatial.

 Ainsi que de la zone N-terminale spécialisée dans la reconnaissance de l’actine. Un schéma reprend ces informations et permet de récapituler ces diverses données sur l’architecture générale de la Filamine-C.

Localisation sur le profil de la Filamine des principaux partenairesUn bilan établi en 2004 référence déjà plus d’une dizaine de partenaires qui réalisent des associations avec les Filamines  Une illustration résume cette abondance de partenaires et fait des Filamines des protéines relativement versatiles qui jouent un rôle non négligeable dans la signalisation et l’architecture générale des cellules.

Par la suite, chronologiquement on va découvrir et ou confirmer pour la Filamine de type C que cette protéine spécifique du muscle squelettique a elle aussi plus d’un partenaire et on trouve dans la littérature des informations plus précises la concernant.

 Les partenaires de la FLN-C ont été progressivement identifiés et on peut retenir depuis les années 2000 les protéines suivantes : Pour ce qui concerne le complexe des protéines autour de la Dystrophine, il a été mis en évidence que la FLN-c est plus particulièrement une protéine qui lie l’Actine d’une part et les  Sarcoglycanes de type Delta a et Gamma d’autre part. De plus comme indiqué dans le chapitre sur la Calpaïne-3 un clivage protéolytique par cette protéase  régule l’association Filamine-C et les Sarcoglycanes.

Dés 2003 la FLN-C est connue pour être impliquée dans la régulation de la morphologie cellulaire mais également dans la migration des cellules musculaires pro génitrices . L’accumulation forte de la Filamine-C se traduit par une formation non-spécifique correspondant à  des amas dit : «Core» dans la fibre musculaire 

En 2004, une relation privilégiée existe entre Filamine-2 et les Sarcoglycanes d’une part mais aussi le complexe Vinculine-Taline-Intégrine .

En 2005, la FLN-C est confirmée comme se liant directement avec la ligne Z du sarcomère et une telle association implique les protéines suivantes : la FATZ et la Myotiline , ce qui réalise 2 sites de distributions distincts dans la cellule musculaire.

Distribution cellulaire des principaux partenaires de la FilamineEn 2006, Un autre travail décrit une interaction entre RasGAP et Filamine. Pour déterminer la signification fonctionnelle de cette interaction, les auteurs utilisent un  i ARN pour chaque protéine indépendamment. Cette association est en relation avec la régulation de la croissance des myocytes (Voir détails dans l’article en référence). Puis toujours en 2006, une étude sur la souris dite KO pour la Filamine-C a été créée. Ainsi l’’utilisation de la souris déficiente en FLN-C a aidé à démontrer le rôle de cette protéine dans le  développement et la maintenance de l’intégrité structurale du muscle .  En résumé  l’association de la Filamine-C au niveau de la membrane et en liaison avec le sarcomère implique de nombreuses relations de voisinage avec les protéines déjà répertoriées dans cet ensemble de fiches et on va y retrouver aussi bien le complexe autour de la Dystrophine que celui autour de LAlpha7-Bêta-1 Intégrine et même les protéines en association avec la Dysferline. L’ensemble forme un réseau interdépendant qui au niveau du Costamère assure la maintenance, l’intégrité et la signalisation membranaire durant les cycles de contractions-relaxations de la cellule musculaire, et  dans la revue suivante  figure une illustration qui résume la situation de la Filamine-C dans la cellule musculaire dont le schéma présenté ci-contre est largement inspiré.

 En 2007, la CAP (ou  Cbl-Associated Protein ) comme protéine adaptatrice des protéines du cytosquelette a été  démontrée comme associée à la FLN-c . Toujours en 2007, la CAP (ou  Cbl-Associated Protein ) comme protéine adaptatrice des protéines du cytosquelette a été  démontrée comme associée à la FLN-c . Puis c’est au niveau des costamères que l’on identifie une association entre Filamine-C et la protéine CAP.

localisation de la Filamine-C dans le muscleEn 2011, une nouvelle interaction est matérialisée entre Filamine-C et l’Ankyrine-G. il sera de plus identifié dans ce travail une association entre l’entité dont le sigle est OTBD (muscle-specific Obscurin/Titin-Binding related Domain) et la Plectine comme la Filamine-C. Une autre étude la même année démontre et illustre que la Filamine-C fait finalement partie des proteins figurant dans l’organisation d’un costamère dans le muscle. Une illustration résume la situation vies à vis de la distribution spécifique de la Filamine-C dans le muscle.

En 2012 c’est une association avec la Polycystine-2 (PC2) qui est rapportée. La Filamine-C qui est impliquée comme protéine régulatrice du canal PC2 est testé vis-à-vis de la portion N-terminale et C-terminale de ce canal, PC2N et PC2C respectivement. Le travail montre que les parties PC2C et PC2C sont impliquées dans l’association avec la partie C-terminale de la FLNC et dans la dynamique de la régulation Filamine-Actine et ce canal. Ainsi la même année, une revue  présente une mise à jour des Filamines en tant que jouant un rôle dans diverses voies de communications cellules-cellules comme mécanorécepteurs.  Toujours en 2012 un travail relate que la Filamine C joue un rôle essentiel dans le maintien de l’intégrité structurelle des muscles cardiaques et squelettiques. Cette étude fut possible en étudiant plus spécifiquement un mutant  dit « ZACRO » (ZAC) qui présente une hypertrophie du cœur.

En 2013, la Kinase dite « RhoA-Rho-associée (=ROCK) joue un rôle dans la signalisation via la -F-actine au niveau des cellules musculaires lisses artériolaires et  augmente aussi  l’expression des récepteurs α2C-adrénergiques fonctionnels  de translocation (α2C-EI) qui interviennent dans la vasoconstriction dans les petits vaisseaux sanguins (artérioles). Les petites GTPase RAP1A liés à  Ras sont impliquées dans l’augmentation de l’expression  de α2C-EI et favorisent la  translocation de α2C-EI du noyau vers la surface  intra-cellulaire de la membrane plasmique et se trouvent alors  colocalisées avec la Filamine sur les filaments intracellulaires de F-Actine. Ces études étendent des résultats précédents et démontrent ainsi que le sauvetage fonctionnel des récepteur  α2C-EI est médiée par la signalisation Rap1-Filamine. La perturbation de cette voie de signalisation peut conduire à des altérations de la distribution AR et de   la fonction physiologique des récepteurs  α2C- El. Par ailleurs, les expressions tissulaires de FLNC (à la fois dans les tissus normaux et tumoraux) ont été examinées par immunohistochimie et analyse par  RT-PCR quantitative. Le niveau d’auto-anticorps anti-FLNC  dans le sérum a été mesuré par ELISA chez des volontaires sains et chez les patients avec divers gliomes. De plus, la restriction calorique modérée (CR) peut améliorer la stimulation de la phosphorylation de  l’insuline via la kinase  Akt et l’absorption du glucose dans les muscles de 24 mois-vieux rats. Ce processus est possible  une cascade de phosphorylation sur les résidus suivant : FLNC (Ser2213), GSK3α (Ser21) et GSK3β (Ser9) via la médiation  par l’insuline de ces substrats de la kinase  Akt dans les muscles à contraction lente et/ou rapide chez des rat âgés de 24 mois. Les Filamines sont associées avec un canal sodique particulier référencé comme « Epithelial sodium channel , (=ENaC) ». Cette interaction provoque l’inhibition de l’activité du canal dans le rein en particulier. Une étude présente une  Implication du facteur de transcription nécessaire à la croissance cellulaire et référencé comme « Serum response factor (=SRF) » indique l’implication des Filamines.  Un  défaut dans la résistance artérielle et la micro vascularisation a été associé à ce facteur. IL est accompagné par une baisse de la polymérisation de l’Actine, de la Filamine dite de type  A, et de la Kinase spécifique des Chaînes légères de Myosine.  Le niveau d’expression, la sensibilité  et l’activité du canal lié au  Stress sont  activés en réponse à la pression.

Partenaires de la Filamine-CEn 2014, la FLNC a été trouvée comme exprimée dans les tissus avec  gliomes et son niveau est évalué en relation avec un état tumoral de plus en  plus avancé. Ce travail indique que le niveau d’auto-anticorps anti-FLNC sérique était significativement plus élevée chez les patients atteints de gliome de faible développement  que chez les patients atteints de gliome de fort développement ou chez des volontaires sains. Cela révèle que l’anticorps Anti-Filamine-C circulant est un bon biomarqueur de l’état naissant des gliomes. Une interaction entre les protéines Filamine C et Xin avec l’Aciculine  se révèle comme  essentielle pour un bon assemblage de la maintenance et de la régénération de la myofibrille. (Voir les schémas en fin d’article en référence). En guise de bilan en 2015, un schéma récapitulatif simplifié tente de donner une idée de l’identité des principaux partenaires de la Filamine-C qui ont finalement un lien directe avec la cellule musculaire au niveau de son cytoplasme et de son noyau.

FLN-C, et sa relation avec une Pathologie

Dès 1985, ceci au regard des degrés de compensation variable de chacun des partenaires présents dans une fibre musculaire suite à la déficience de l’un d’entre-eux, on observe une forte implication de la Filamine-C dans le muscle. Un schéma récapitulatif tente de montrer la distribution imbriquée de ces protéines tant au sein de la membrane elle-même que pour la connexion avec le réseau de filaments fins et épais constituant le système contractile lui-même. On trouvera des informations complémentaires sur les propriétés et les fonctions des Filamines dans  différents travaux récapitulatifs . En 1987, au cours de l’analyse détaillée de la Pathologie de Duchenne on va enregistrer une accumulation de FLN-c ce qui indique que cette dernière compenserait en partie le déficit en Dystrophine.

En 2004, c’est le constat suivant pour  plusieurs types de pathologies musculaires,  il est rapporté une distribution anormale de la Filamine-C. Dès 2005, une mutation au niveau de la Filamine-C fut récemment associée avec les symptômes cliniques rencontrés dans une myopathie myofibrillaire classée comme dystrophie des ceintures. Plus précisément c’est une mutation ciblée dans  la zone de dimérisation des Filamines qui conduit à ce type de myopathie myofibrillaire .

En 2006, on va constater que l’absence de FLN-C va se traduire par de sévère défauts au niveau de la myogénèse avec altération de la structure des myotubes. En 2007, avec de nouvelles données qui concernent l’accumulation de Filamine dans les myopathies sont regroupés plusieurs types de pathologies sous le terme “ Filaminopathie”. Dans les années 2008-2009, on regroupe parfois les pathologies associées sous le terme de « pathologies due la ligne Z », mais également de  myopathies des myofibrilles ( MFMs = MyoFibrillar Myopathies). Puis en 2010 chez une famille chinoise une nouvelle mutation est détectée au niveau de la Filamine. C’est le seul cas combiné d’une délétion avec insertion simultanée au même endroit qui est actuellement décrit pour la Filamine-C (Voir schéma récapitulatif en fin de chapitre).

 En 2013, on observe un phénomène de déficit dans le processus  de  dégradation des protéines dans le cas d’une myopathie myofibrillaire causée par des mutations au niveau de la FLNC. La même année ne revue de, sur les pathologies et mécanismes liés aux Myopathies en corrélation avec des défauts sur la Filamine-C. Puis un article relate également une nouvelle mutation de la FLNC chez un patient atteint de myopathie myofibrillaire avec une ataxie cérébelleuse à début tardif. Cas d’un enfant qui présente une déficience en Filamine dite de type A. On observe comparativement à d’autres cas des fuites d’air pulmonaire similaires chez tous ces enfant présentant une Occlusion par ballonnet bronchique. Une analyse combinée utilisant 2 techniques complémentaires, d’une par la microdissection avec un laser, et d’autre par la spectrométrie de Masse, permet de mieux identifier de nouvelles protéines associées à des pathologies en étudiant les protéines présentent dans des agrégats peptidiques chez des patients atteints de Filaminopathie.

Résidus mutés sur lle profil de la Filamine-CUne nouvelle étude de 2014, va comptabiliser l’ensemble des mutations connues comme affectant spécifiquement la Filamine-C et on peut dresser une carte qui montre leur distribution sur la séquence de cette protéine. Un schéma récapitulatif dresse ci-contre la localisation selon le domaine concernée et l’identification du type de mutation rencontré.

 La Filamine de type C sous forme de dimère forme une association avec la protéine nommée « Heat Shock de type Bêta7 »  HSPB7. En fait l’étude chez la souris déficiente en HSPB7 montre de relatives importantes altérations au niveau de l’organisation de la Dystrophine et des protéines associées. Les auteurs observent qu’au niveau des composants du complexe des glycoprotéines associées à la Dystrophine, les Sarcoglycanes gamma et Delta sont sur exprimés et mal localisés ce qui n’est pas le cas de la Dystrophine elle-même. Ces résultats suggèrent que la protéine HSPB7 joue un rôle fonctionnel essentiel pour le maintien de l’intégrité musculaire via une  interaction avec la Filamine  FLNC dimèrique  et une telle association semble être capable de juguler l’apparition et la progression de la myopathie.

En conclusion

Pour suivre l’évolution des connaissances sur La Filamine-2 (FLN-C) il existe des banques de données récentes qui sont  automatiquement mises à jour qui répertorient :

A)     La Filamine-2 avec son lot de références historiques.

B)      Les principales maladies actuellement connues qui résultent d’une mutation ou d’un défaut dans la protéine considérée (avec des références associées).

Protéine : FILAMIN C; FLNC ;

Pathologies associées: MYOPATHY, DISTAL, 4; MPD4 ; MYOPATHY, MYOFIBRILLAR, 5; MFM5.