Calpaïne

Les calpaïnes (EC 3.4.22.52, EC 3.4.22.53) sont des protéases à cystéine, non-lysosomiales, dont l'activité, de type papaïne, est dépendante du calcium. Ces enzymes sont responsables de la protéolyse neutre calcium-dépendante. Les calpaïnes possèdent un domaine leur permettant d'interagir avec le calcium. Ce domaine, fortement homologue à la calmoduline, est dit calmodulin-like et présente des structures EF-Hand capables de lier les ions calcium.

Le site actif des calpaïnes est constitué de trois acides aminés (triade catalytique)  : Cystéine (C), Histidine (H) et Asparagine (N).

Historique

L'histoire des calpaïnes commence au milieu des années 1960 quand des activités protéolytiques calcium-dépendantes ont été détectées dans le cerveau, le cristallin et d'autres tissus. Les enzymes responsables de cette protéolyse furent nommées CAPN pour calcium-activated neutral proteases. Les deux premières enzymes (calpaïnes 1 et 2) furent isolées en 1964 par Guroff. Leurs activités de type papaïne dépendantes du calcium, non-lysosomiales et nécessitant un pH neutre les différencient clairement des cathepsines. Le nom calpaïne est choisi par contraction de calcium et de papaïne. Depuis, plusieurs autres calpaïnes ont été identifiées. De plus, certaines protéines déjà découvertes telles que nCL-2, nCL-4 et SolH, se sont révélées être des calpaïnes et ont par conséquent été reclassées dans cette famille de protéase. Le nom de ces protéines ne permettant pas de les identifier clairement comme des calpaïnes, une nouvelle nomenclature  a été mise en place par la FASEB en 2001.

La dernière calpaïne a été identifiée en 2001, portant le nombre des calpaïnes à 14.

Nomenclature

La nomenclature actuelle, mise en place en 2001 lors de la FASEB Summer Research Conferences, distingue 14 calpaïnes différentes, de la calpaïne 1 à la calpaïne 15 (on notera l'absence de calpaïne 4), codées par les gènes capn1 à capn15. L'ancienne calpaïne 4 correspond à une sous-unité régulatrice capable de s'hétérodimériser avec les calpaïnes 1 et 2. Ne possédant pas d'activité protéolytique, elle a été rebaptisée Css1 pour Calpain Small Subunit 1. Une seconde sous-unité régulatrice a été identifiée en 2002 et baptisée Css2.

Le tableau suivant résume la nouvelle nomenclature :

Différentes calpaïnes	Gènes capn	Anciens ou autres noms utilisés	Année d'identification	EF-Hand	Tissus
Calpaïne 1	capn1	CAPN1 ou µ-calpaïne	1964	+	ubiquitaire
Calpaïne 2	capn2	CAPN2 ou m-calpaïne	1964	+	ubiquitaire
Calpaïne 3	capn3	nCL-1 ou p94	1989	+	muscle squelettique, cristallin, rétine
Calpaïne 5	capn5	htra3, nCL-3	1997	-	ubiquitaire
Calpaïne 6	capn6	CAPNX, calpamoduline	1997	-	placenta, utérus
Calpaïne 7	capn7	palBX	1999	-	ubiquitaire
Calpaïne 8	capn8	nCL-2	1993	+	estomac
Calpaïne 9	capn9	nCL-4	1998	+	appareil digestif
Calpaïne 10	capn10	CAPN10 ou CAPN8	2000	-	ubiquitaire
Calpaïne 11	capn11	CAPN11	1999	+	testicules
Calpaïne 12	capn12	CAPN12	2000	+	ubiquitaire
Calpaïne 13	capn13	CAPN13	2001	+	testicules, poumon
Calpaïne 14	capn14	CAPN14	2001	-	ubiquitaire
Calpaïne 15	capn15	SolH		-	ubiquitaire

Sous-unités régulatrices	Gènes	Anciens noms utilisés	Année d'identification	EF-Hand	Tissus
Css1	capn-s1 ou cpns1	calpaïne 4 ou CAPN4	1964	+	ubiquitaire
Css2	capn-s2 ou cpns2		2002	+	tissu-spécifique (à déterminer)

Classifications

Les calpaïnes sont classées selon deux classifications différentes.

• La première est basée sur la présence ou l'absence de structures EF-Hand donnant la possibilité la fixation du calcium. Les calpaïnes possèdant ces structures sont dites "conventionnelles" ou "typiques". À l'inverse, les calpaïnes dépourvues d'EF-Hand sont dites atypiques.
  • Calpaïnes typiques : Calpaïnes 1, 2, 3, 8, 9, 11, 12 et 13.
  • Calpaïnes atypiques : Calpaïnes 5, 6, 7, 10, 14 et 15.

• La seconde classification est basée sur la localisation des enzymes, distinguant des calpaïnes ubiquitaires, présentes dans l'ensemble des cellules de l'organisme, quel que soit le tissu reconnu, et les calpaïnes tissu-spécifiques, exprimées seulement dans certains tissus.
  • Calpaïnes ubiquitaires : Calpaïnes 1, 2, 5, 7, 10, 12, 14 et 15.
  • Calpaïnes tissu-spécifiques : Calpaïnes 3, 6, 8, 9, 11 et 13.

Liens externes

• La famille des calpaïnes (2001). Université d'Arizona.

Références

• Goll, D. E., Thompson, V. F., Li, H., Wei, W., & Cong, J. (2003). The calpain system. Physiol. Rev. , 83 (3)  : 731-801. PMID 12843408

• Schad, E., Farkas, A., Jekely, G., Tompa, P., & Friedrich, P. (2002). A novel human small subunit of calpains. Biochem. J. , 362 : 383-388. PMID 11853546

• Guroff, G. (1964). A neutral, calcium-activated proteinase from the soluble fraction of rat brain. J. Biol. Chem. , 239 : 149-155. PMID 14114836

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