Le nouveau rôle de la protéine BOK dans la régulation du signal calcique

Introduction

BOK (Bcl-2-related ovarian killer) est un membre de la famille des protéines Bcl-2, longtemps considéré comme jouant un rôle dans l’apoptose cellulaire. Cependant, des études récentes suggèrent que BOK pourrait également avoir des fonctions non apoptotiques, en particulier dans la régulation des signaux calciques (Ca²⁺). Le calcium est un second messager intracellulaire important, impliqué dans de nombreux processus cellulaires, y compris la prolifération, la différenciation et l’apoptose. Le réticulum endoplasmique (RE) est le principal réservoir de calcium dans la cellule, et les récepteurs IP3 (IP3R) sont les canaux clés régulant la libération de calcium du RE. Bien que la liaison de BOK aux IP3R ait été démontrée, son impact direct sur la fonction des IP3R reste mal compris. De plus, le site de phosphorylation sérine-8 (Ser-8) de BOK est hautement conservé, mais sa signification fonctionnelle n’a pas été suffisamment étudiée.

L’objectif de cette étude était d’explorer le rôle de BOK et de sa phosphorylation dans la régulation de la libération de calcium médiée par les IP3R, en particulier comment la phosphorylation au niveau de Ser-8 influence l’interaction de BOK avec les IP3R et son impact sur les signaux calciques.

Source de l’article

Cet article a été co-écrit par Caden G. Bonzerato, Katherine R. Keller et Richard J. H. Wojcikiewicz, tous membres du département de pharmacologie de la SUNY Upstate Medical University. L’article a été publié en 2025 dans la revue Cell Communication and Signaling, sous le titre Phosphorylation of BOK at Ser-8 blocks its ability to suppress IP3R-mediated calcium mobilization.

Méthodologie et résultats

1. Étude de la phosphorylation de BOK

Protocole expérimental

• Expériences de phosphorylation in vitro : Les chercheurs ont utilisé une protéine BOK marquée par His-SUMO (HS-BOKδTM) exprimée dans des bactéries, et ont catalysé la phosphorylation in vitro via la protéine kinase dépendante de l’AMPc (PKA). La phosphorylation au niveau de Ser-8 a été confirmée par spectrométrie de masse (MS).
• Expériences de phosphorylation in vivo : Dans les cellules αT3, les chercheurs ont traité les cellules avec des activateurs de PKA (comme la forskoline) et des inhibiteurs de phosphatases (comme la calyculine A), puis ont détecté l’état de phosphorylation de BOK par Western blot et co-immunoprécipitation (Co-IP).

Résultats

• Expériences in vitro : La spectrométrie de masse a confirmé que le site Ser-8 de BOK est phosphorylé par PKA, et que cette phosphorylation réduit significativement la capacité de BOK à se lier à IP3R1.
• Expériences in vivo : Dans les cellules αT3, les activateurs de PKA ont augmenté de manière significative le niveau de phosphorylation de BOK, et la phosphorylation a réduit la capacité de BOK à se lier à IP3R1.

2. Régulation de la libération de calcium médiée par IP3R1 par BOK

Protocole expérimental

• Mesure de la concentration de calcium : Les chercheurs ont utilisé des colorants fluorescents pour le calcium (comme Calcium 6) et des capteurs génétiquement encodés (comme R-CEPIA1er) pour mesurer la concentration de calcium intracellulaire ([Ca²⁺]c) et la concentration de calcium dans le RE ([Ca²⁺]er).
• Modèles cellulaires : Plusieurs modèles cellulaires ont été utilisés, notamment les cellules HEK-3KO (dépourvues de tous les sous-types d’IP3R) et les cellules HEK-IP3R1 (exprimant uniquement IP3R1), ainsi que les cellules αT3 et SH-SY5Y (exprimant principalement IP3R1).

Résultats

• Inhibition de la libération de calcium par BOK : Dans les cellules HEK-IP3R1, BOK a accéléré de manière significative la diminution de [Ca²⁺]c après la libération de calcium induite par les récepteurs couplés aux protéines G (GPCR). Cet effet dépend de la liaison de BOK à IP3R1, car il n’a pas été observé dans les mutants d’IP3R incapables de se lier à BOK.
• Régulation de la fonction de BOK par phosphorylation : Lorsque le site Ser-8 de BOK est phosphorylé ou muté en un résidu phosphomimétique (S8E), l’inhibition de la libération de calcium médiée par IP3R1 est inversée.

3. Mécanisme de l’interaction entre BOK et IP3R1

Protocole expérimental

• Expériences de co-immunoprécipitation : Les chercheurs ont utilisé la technique de Co-IP pour mesurer la capacité de liaison de BOK à IP3R1 et analyser l’impact de la phosphorylation sur cette interaction.
• Expériences de fuite de calcium du RE : En utilisant la thapsigargine (TG) pour inhiber la pompe à calcium du RE (SERCA), les chercheurs ont mesuré le taux de fuite de calcium.

Résultats

• La phosphorylation affaiblit la liaison de BOK à IP3R1 : La phosphorylation de BOK ou la mutation S8E réduit significativement la capacité de liaison à IP3R1, indiquant que la phosphorylation de Ser-8 régule la libération de calcium en affaiblissant l’interaction entre BOK et IP3R1.
• Inhibition de la fuite de calcium du RE par BOK : BOK inhibe de manière significative la fuite de calcium dépendante d’IP3R1, tandis que la phosphorylation de BOK ou la mutation S8E supprime cette inhibition.

Conclusion et signification

Cette étude révèle pour la première fois que BOK régule la libération de calcium médiée par IP3R1 via la phosphorylation de son site Ser-8. Plus précisément, BOK inhibe la libération de calcium en se liant à IP3R1, tandis que la phosphorylation de Ser-8 inverse cette inhibition. Cette découverte élargit non seulement les fonctions de BOK dans la régulation des signaux calciques, mais offre également de nouvelles perspectives sur le rôle des protéines de la famille Bcl-2 dans les processus non apoptotiques.

Points forts de l’étude

1. Nouvelle fonction de BOK : Première démonstration que BOK influence la libération de calcium en régulant l’activité d’IP3R1, révélant son rôle non apoptotique dans la régulation des signaux calciques.
2. Mécanisme de régulation par phosphorylation : La phosphorylation de Ser-8 affaiblit la liaison de BOK à IP3R1, inversant son effet inhibiteur sur la libération de calcium.
3. Diversité des modèles cellulaires : L’utilisation de plusieurs modèles cellulaires garantit la pertinence générale des résultats.

Valeur applicative

Les résultats de cette étude ouvrent de nouvelles perspectives pour le développement de stratégies thérapeutiques ciblant les voies de signalisation calcique. Par exemple, la modulation de l’état de phosphorylation de BOK pourrait offrir des opportunités pour traiter des maladies liées à la dysrégulation des signaux calciques, telles que les maladies neurodégénératives et cardiovasculaires.

Autres informations pertinentes

• Innovation technologique : L’utilisation de la spectrométrie de masse à haute sensibilité et des capteurs génétiquement encodés pour le calcium fournit des outils puissants pour les futures recherches sur les signaux calciques.
• Collaboration interdisciplinaire : Cette étude combine des techniques de biologie moléculaire, de biologie cellulaire et de biochimie, illustrant l’importance de la recherche interdisciplinaire pour résoudre des problèmes biologiques complexes.