Ce point de cet article est d’expliquer pourquoi les personnes qui étudient les propriétés des macromolécules isolées dans des tampons non-codifiés font de même des hypothèses injustifiées sur la pertinence quantitative de leurs mesures aux propriétés de ces molécules à l’intérieur de la cellule. Ils ignorent ainsi la caractéristique cellulaire universelle qui explique l’existence de chaperons moléculaires.

A l’intérieur de la cellule

Le terme «surpeuplé» est un moyen rapide de se référer au fait que la concentration totale de macromolécules à l’intérieur des cellules est très élevée, un phénomène appelé encombrement macromoléculaire. Le dessin de la figure 1A représente les densités et les formes des macromolécules dans une partie du cytosol d’une cellule animale, telles que dessinées par David Goodsell et il est évident que le terme «bondé» est approprié. Notez que les ribosomes sont connectés par des brins d’ARN messager pour former des polysomes. La figure IB montre un polysome réel, isolé de la glande salivaire d’un insecte et étalé sur la grille d’un microscope électronique. Vous pouvez voir les chaînes polypeptidiques nouvellement synthétisées s’allonger au fur et à mesure que chaque ribosome glisse le long de l’ARN messager, et vous remarquerez que ces chaînes sont proches les unes des autres – à une distance de contact. Vous pouvez également voir que, à mesure que les chaînes s’allongent, elles montrent des signes de repliement dans des structures plus compactes tout en restant attachées aux ribosomes.
Cette proximité de chaînes plissées identiques dans l’environnement encombré du cytosol crée un danger – un danger que ces chaînes ne se replient pas et s’assemblent correctement en protéines fonctionnelles mais se lient les unes aux autres pour former des désassemblages non fonctionnels. Il s’ensuit que le désassemblage de protéines est un problème cellulaire universel créé par l’avantage de fabriquer plusieurs chaînes protéiques en même temps à partir d’une molécule d’ARN messager. Mais le problème du désassemblage est encore plus large, car il affecte également les protéines matures, qui peuvent se déplier par suite de stress environnementaux. Les conséquences les plus pénibles du désassemblage des protéines sont les maladies neurodégénératives humaines, caractérisées par l’apparition d’agrégats protéiques appelés plaques amyloïdes dans le cerveau. Dans ces maladies, le désassemblage ne se produit pas au stade de la synthèse des protéines mais lorsque les protéines matures se déplient, mais le principe est le même: un désassemblage se produit lorsque des chaînes identiques sont proches les unes des autres.
Dans le reste de cet article, je discuterai des raisons de croire que la stimulation dramatique du mauvais assemblage des protéines par l’encombrement macromoléculaire explique l’existence de protéines agissant comme des chaperons moléculaires pour combattre ce problème. Cette discussion portera sur les origines historiques du concept de chaperon moléculaire, car le fait que la plupart des bases de données informatiques remontent rarement plus de deux décennies environ conduit à ignorer comment ce changement de paradigme s’est produit.

Le principe de l’auto-assemblage des protéines: hier et aujourd’hui