Syntrophine (Alpha)

INTRODUCTION

Un ensemble de protéines avec un Poids Moléculaire d’environ 58 kDa furent définies comme des partenaires compagnons associés à la Dystrophine et leur nom de baptême fut dérivé du grec sous le terme de Syntrophine. Une première forme fut identifiée comma la forme Alpha

Alpha Syntrophine

séquences Alpha SyntrophineLe tableau ci-dessous résume les informations de séquence sur l’ Alpha-Syntrophine avec un lien SwissProt pour plus de détails: Q13424. On parlera alors de la forme Alpha-1-syntrophin avec comme gène  SNTA1et parfois tout simplement de la Syntrophine 1, tandis que la Syntrophine 2 sera le terme consacré pour plus spécifiquement les Syntrophines Gamma qui seront indiquées la lettre G tandis que les formes Bêta le seront par la lettre B

Portrait-robot de l'Alpha SyntrophineTout d’abord grâce aux comparaisons avec des séquences connues on a établi un portrait-robot de l’Alpha Syntrophine type avec l’identification de plusieurs domaines ou motifs comme indiqué dans le schéma présenté ci-contre. On y trouve le domaine unique SU ainsi qu’un domaine PDZ entouré par 2 domaines PH et l’ensemble des indications de séquences figure en termes de position des résidus concernés pour chaque domaine.

Dès 1993, la Syntrophine alpha  est  connue comme la forme acide des Syntrophines, et elle apparaît comme étant  la plus abondante dans le muscle .  Des interactions multiples de l’alpha Syntrophine ont été progressivement identifiées avec d’une part la molécule de Phosphatidylinositol 4,5-Bisphosphate , avec la protéine nNOS , avec la Calmoduline mais aussi avec l’Actine de façon indépendante . Une relation spécifique avec participation des motifs PHs implique également une association avec la Grb2 . La Syntrophine  jouerait un rôle important   dans la  régulation de   la myogénèse. C’est en effet un travail dans lequel on trouve la démonstration que l’Alpha-Syntrophine est capable d’induire la modulation de l’expression de la Myogénine, un facteur de différenciation encore connu  sous le terme Myf-4  , (l’abréviation est   MYOG ), au niveau du myoblaste.

Puis de nouvelles recherches identifient des interactions avec le canal spécifique pour les molécules d’eau ( Aquaporine-4 = AQP4 ) mais également le  canal sodique voltage dépendant (Voltage Gated Sodium Channels = VGSCs) via le motif PDZ, et plus particulièrement dans les cellules gliales avec le  canal potassium Kir4.1 .

L’alpha Syntrophine est impliquée dans la régulation et la formation / la plasticité de la synapse via son domaine PDZ impliquant une interaction avec le complexe membranaire ARMS (= Ankyrin Repeat-rich Membrane Spanning), et jouant ainsi un rôle dans la transduction du signal au travers de la localisation de tyrosine kinase telle EphA4. Il existe également, via le premier PH motif et pour une bonne transduction du signal dans la mise en place des protéines de signalisation au niveau de la membrane, une liaison forte de l’alpha Syntrophine avec de multiples isoformes de  G-protéines (= Guanine nucleotide-binding proteins).

Plus récemment l’existence d’une phosphorylation de la Syntrophine alpha par l’intermédiaire de la  Calmoduline calcium-dépendante protéine kinase de type II a été rapportée. Ainsi la présence de l’alpha Syntrophine est impliquée dans la signalisation intracellulaire ce qui permet une stabilisation de l’  ABCA1 (ATP-binding cassette transporter A1) qui intervient pour relarguer du Cholestérol et des phospholipides de la cellule afin de former des lipoprotéines de fortes densités.

De plus, le modèle drosophile permet d’avancer des hypothèses constructives sur le rôle important conduit par  les  Syntrophines dans l’organisation et le fonctionnement des synapses. Ainsi en 2010, on se dirige vers  un rôle essentiel pour la forme Alpha-Syntrophine  comme un élément clé de l’échafaudage réalisé par le complexe Dystrophine au niveau de la jonction Neuromusculaire (NMJ=voir fiche correspondante) afin de servir à stabiliser les récepteurs de l’acétylcholine. Cependant une  étude de la fin de l’année 2010 conduit à la conclusion suivante : L’ARN messager de la Myogénine est réduit en l’absence d’ Alpha-Syntrophine, mais il apparaît augmenté dans le cas d’une sur-expression de cette même Alpha-Syntrophine

Puis à la fin de l’année 2011, L’alpha Syntrophine apparaît nécessaire pour que le facteur de croissance HGF (hepatocyte growth factor)  induise la migration normale des myoblastes en culture. . En utilisant un mini gene codant pour la Dystrophine il est possible via le vecteur AVV2/9 de rétablir une distribution membranaire des Partenaires de l'Alpha-Syntrophineproteins associées et en particulier voir le Dystrobrévines et l’ Alpha-Syntrophine retrouver leur distribution comme normale. Des expériences menées avec des animaux transgénique ne possédant plus de Syntrophine Alpha démontrent que cette protéine est nécessaire à une bonne localisation et fonction d’une part dans la cellule hépatique pour le facteur dit HGF et d’autre part pour les récepteurs nicotinique à l’acétylcholine  dit  « AChRs ». Un bilan de l’ensemble de ces interactions figure dans un schéma général en relation avec les divers domaines définis au sein de la forme Alpha de Syntrophine. Sur un tel schéma ont été intégré des résultats plus récents indiquant par la même que la Syntrophine Alpha tisse un large éventail de relation avec de multiples partenaires. Mais on peut également consulter l’illustration dans la fiche sur les Syntrophines pour obtenir la distribution respective des Syntrophines Alpha selon les tissus musculaires et nerveux ou consulter directement le lien suivant pour connaitre le type de complexe des glycoprotéines associées à la dystrophine (DGC) selon le tissu considéré.

Relation avec une dystrophie musculaire

 

Dans la littérature on ne trouve pas de pathologie musculaire clairement en relation avec un déficit en Syntrophine. Par contre des études sur des animaux transgéniques montrent qu’une déficience en Syntrophine-alpha conduit à un muscle squelettique hypertrophié et à une mise en place de jonctions neuromusculaires qui ont un fonctionnement aberrant. Chez une cohorte de patients atteints du syndrome LQTS (inherited Long QT Syndrome) qui implique 11 gènes codant pour des protéines constitutives des canaux ioniques, Une récente étude démontra une mutation de type conservateur au sein de la séquence de l’ alpha-Syntrophine (A390V) et conforte son implication dans la perturbation du canal sodium cardiaque (SCN5A) qui se trouve alors nitrosylé. Il existe aussi une semblable association entre le syndrome LQTS et la mutation A257G ainsi qu’avec la variant intra génique P74L.

De plus, chez des patients atteints de dystrophies musculaires de  Duchenne ou de Fukuyama on note un déficit en Alpha-Syntrophine. Dans les cas de  dystrophie myotonique de type 1 (Myotonic Dystrophy type 1 = DM1) on repère également une altération du contact entre Dystrobrévine et Syntrophine.

Distribution des mutations sur le portrait robot de la Syntrophine AlphaEn 2013, la sous unité alpha du canal sodium si elle est mutée au niveau du cœur, canal  dit voltage dépendant (note actuellement SCN5A se trouve parfois associée  avec une autre mutation mais sur l’Alpha-Syntrophine en position 261 (Alanine convertie en Valine) et cela en corrélation avec un syndrome LQTS Les différentes mutations détectées au sein de la forme Alpha de Syntrophine ont été compilées sur le portrait-robot de cette protéine en relation avec les différents domaines connus. Le schéma récapitulatif de ces données figure ci-contre.

Avancées depuis 2012

En 2012, dans un muscle normal, le couple  Dystrophine et la forme Alpha1-Syntrophine  permet de réglementer l’entrée du calcium dans des myotubes via une cascade de signalisation impliquant les protéines suivantes STIM1 / Orai1 TRPC1. En réalisant une inhibition de  PLC et/ ou de PKC, il est possible dans un muscle déficient en Dystrophine de restaurer une entrée de cation élevée proche d’un niveau normal. Ce but sera atteint en utilisant un chélateur du calcium comme BAPTA-AM ou des inhibiteurs spécifiques dirigés contre la phosphodiesterase  PLC ou  contre la kinase PKC. Plus de détails sont présentés dans l’étude indiquée ici.

Les associations entre l’Alpha-Syntrophine et les MAPs (=Microtubule-Associated Proteins)  se précisent. Voir détail sur l’association des 125 derniers résidus acides de la MAP1  avec les domaines PH2 et PDZ de la Syntrophine). Une nouvelle interaction est mise en évidence cette même année 2012 pour une association de la partie C-terminale de l’Alpha-Syntrophine avec la Myociline.

En 2013, la reprise de  l’étude dans le cerveau des canaux de l’eau dit «  AQP4 » montrent de relativement important déficit de fonctionnement si l’animal étudié est déficient en Syntrophine Alpha. Ce qui va interférer avec l’homéostasie du potassium comme le rapporte dans le détail l’article en référence.  Ce travail permet une analyse régionale de la relation et du suivi du métabolisme du glucose durant l’activation de l’activité du cerveau. Ainsi le rôle de l’Alpha-Syntrophine est de mieux en mieux connu à ce jour  (Janvier 2013) pour ce qui concerne la gestion du métabolisme du glucose plus particulièrement au niveau du Cerveau.

Un autre travail indique que l’Implication des canaux  « TRPV2 »  (=Transient receptor potential cation channel subfamily V member 2)  dans le processus gérant  le flux cellulaire du Calcium ; système  « SOCE »  (=Store-Operated Calcium Entry) sont susceptibles de trouble chez les patients déficients en Dystrophine (=DMD) au niveau des myotubes humains. L’article indique en détail que l’Alpha-Syntrophine réalise là une contribution importante au phénomène avec la contribution du couple de protéines  Phospholipase C (PLC)  / Protein Kinase C (PKC) dans la régulation du SOCE.

Ce rapport indique un cas d’absence de Syntrophine-Alpha chez une souris qui va cependant présenter une récupération de la force musculaire altérée après un choc osmotique. L’impact de la suppression de la forme Alpha-Syntrophine sur les changements dans la structure du tissu et de la diffusion extracellulaire associée au gonflement de la cellule musculaire est analysé dans ce travail  dans des conditions physiologiques et pathologiques. Le recrutement nucléaire de la synthase neuronale de l’oxyde nitrique  (nNOS) par l’Alpha-Syntrophine apparaît dans ce travail comme essentielle pour l’induction de la biogenèse mitochondriale.

Syntrophine Alpha et production des ROSLe rôle dans l’activation de la voie de signalisation  SNTA1/  Rac1 dans  la modulation de la production de ROS et le potentiel migratoire des cellules de cancer du sein humain est étudiée en détail dans le travail indiqué. Un modèle est proposé pour l’activation de la voie  Rac1/SNTA1. Cette représentation schématique du modèle proposé est directement issue de l’article original,  avec les possibles connexions pour l’action médiatrice de la  SNTA1 sur la protéine  Rac1 pour l’activation et de la signalisation en aval et finalement l’impact sur la production des ROS.

Distribution dans les astrocytes de AQP4 en absence de Syntrophine AlphaEn 2014, chez des souris GFAP / EGFP croisées avec des souris qui présentent une  absence de Syntrophine Alpha, il est observé une altération de l’allure générale des astrocytes dans le cortex. En particulier la distribution des protéines AQP4 et Kir4.1 se trouve altéré. En réponse au stress hypo osmotique sévère, suite à  la présence de 50 mM potassium et dans des conditions dites  OGD (oxygène-glucose privation), il est mis en évidence que les astrocytes étaient altérés et que cela était en fait le résultat d’une distribution modifiée entre les protéines Aquaporine 4 et les canaux Kir4.1. Une illustration présente dans l’article original permet de résumer la situation observée dans cette étude

En 2015, il va être également observé des anomalies lipidiques qui sont indépendante de la protéine ABCA1, dans le cas de l’absence de la forme Alpha mais aussi de la forme Bêta 2 de Syntrophine. Ce travail montre et illustre sur différents extraits protéiques les différences dans la détection de la forme Alpha de Syntrophine selon le type d’anticorps commercial utilisé. C’est une évaluation de la spécificité des quatre anticorps disponibles dans le commerce dirigés spécifiquement contre  l’Alpha-Syntrophine. Les origines commerciales sont : Abcam, Thermo, LiFespan et Sigma.

En 2016, dans ce travail sur des cultures de cellules PC12, c’est plus particulièrement la présence de différentes isoformes de la protéine courte de Dystrophine,  dites Dp71,  qui est analysée. Il y est réalisé une identification détaillée et une  localisation subcellulaire avec colocalisation entre chaque isoforme de Dp71avec soit le Bêta -Dystroglycane et/ou la forme Alpha de Syntrophine. Une nouvelle analyse concerne dans cette étude la relation de l’extrémité N-terminale du canal Nav1.5 avec sa liaison pour la forme Alpha1 de Syntrophine en regard d’une relative augmentation de  la densité membranaire pour le canal potassium  Kir2.1 chez l’homme. La relation entre ces canaux Kir2.2 et Nav1.5 est ainsi clarifiée pour le rôle et la distribution de l’Alpha-Syntrophine.

DImplication de la Syntrophine Alpha dans la dépolymérisation du filament d'actinees implications sur la production de ROS, la migration cellulaire et l’apoptose sont révélées en directe corrélation la  dépolymérisation de l’actine suite à une perte de la phosphorylation de la Syntrophine Alpha1et de l’activité de la protéine Rac1. Un état non phosphorylé de la Syntrophine Alpha va se traduire par 3 axes principaux qui seront perturbés. On aura une diminution de la migration cellulaire et une baisse de la production des ROS, tandis que le processus d’apoptose sera intensifié. Le schéma ci-contre résume les conséquences indiquées plus haut en corrélation avec la dépolymérisation des filaments d’Actine.

Un nouveau travail indique que la forme de syntrophine Alpha est impliquée dans la voie de signalisation de survie des myoblastes soumis un stress oxydatif induit par l’utilisation de la Ménadione.

En fin 2016, les facteurs déterminant de  la densité des molécules d’AQP4 un canal pour H2O se situe à l’interface avec les vaisseaux sanguin au niveau du cerveau.  Ce travail porte sur le cerveau de la souris et implique l’alpha Syntrophine comme partenaire nécessaire.

En 2017, ce travail démontre que  l’ Alpha-Syntrophine stabilise la catalase ce qui va conduire à mieux réduire les niveaux d’espèces réactives endogènes d’oxygène pendant la différenciation des myoblastes.

En conclusion

Pour suivre l’évolution des connaissances sur la forme Alpha de la  Syntrophine il existe des banques de données récentes qui sont  automatiquement mises à jour qui répertorient :

A)      L’Alpha Syntrophine 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 : SYNTROPHIN, ALPHA-1; SNTA1

Pathologies associées: LONG QT SYNDROME 12; LQT12