La main EF (EF hand) est un motif structural observé dans les protéines qui enserre un ion Ca2+.
Structure des mains EF
Main canonique
Une main EF " canonique " (29 résidus) est formée de deux hélices α liées à une boucle formée de 12 acides aminés.
1. Ce domaine protéique, formant une poche pentagonale bipyramidale, a une forme de main, d'où son nom, dans laquelle, métaphoriquement :
l'ion Ca2+ se situerait dans la paume,
les deux hélices formeraient le pouce et l'index relevés.
Main EF et pseudo-main EF
(Figure : vetopsy.fr d'après Fritz et Zou)
2. Six des douze acides aminés impliqués dans la coordination avec l'ion calcium sont situés sur la boucle 1, 3, 5, 7, 9 et 12 (aussi nommés X, Y, Z, -Y, -X et -Z), dont les plus importants sont les 1, 3, 5, 12.
a. Cinq résidus de la boucle, dont les chaînes latérales contiennent de l'oxygène (carboxylates, COOH, ou carbonyles, C=O).
Ils lient le calcium, en particulier l'aspartate et le glutamate en position 12 qui sont prépondérants (ligand bidentate ou bidenté, ellipse jaune sur la figure ci-contre).
Ces résidus chargés négativement interagissent avec le Ca2+ chargé positivement.
La denticité (du latin dentis, dent, le ligand étant vu comme " mordant " l'atome central) est le nombre d'atomes d'un ligand (ou coordinat) pouvant se lier à un atome central, en général un métal, dans un complexe (Wikipedia).
b. Le sixième résidu dans la boucle est nécessairement la glycine pour la conformation de l'ensemble.
Une pseudo-boucle EF-hand, à 14 résidus, retrouvée dans l'extrémité N-terminale des protéines S100 et S100-like, chélate l'ion Ca2+ principalement via les carbonyles du squelette (positions 1, 4, 6, 9).
Toutes les protéines S100 présentent les mêmes caractéristiques structurelles.
La main EF C-terminale contient le motif canonique (12 résidus).
Elles sont fréquemment organisées par paires, dont les deux motifs peuvent coopérer dans la liaison du Ca2+ et dans les changements conformationnels qui en résultent.
1. La calmoduline possède quatre mains EF fonctionnelles organisées en deux paires, réparties entre ses domaines N- et C-terminaux.
2. Les α-actinines possèdent quatre mains EF organisées en deux paires, EF12 et EF34, au sein de leur domaine C-terminal de type calmoduline (CaM-like).
Leur regroupement forme un domaine C-terminal de type calmoduline (CaM-like), ainsi nommé en raison de son organisation structurale apparentée à celle de la calmoduline.
Leur capacité à lier le Ca2+ varie cependant selon les isoformes.
3. D'autres protéines à mains EF peuvent comporter un nombre différent de motifs, dont certains sont canoniques, non fonctionnels ou vestigiaux :
4. Les calbindines sont des protéines cytosoliques de liaison au Ca2+ appartenant à la famille des protéines à mains EF.
a. La calbindine-D28k (CALB1) possède six mains EF, dont quatre lient fonctionnellement le Ca2+.
Elle agit comme tampon intracellulaire du Ca2+ et participe à la régulation de la signalisation calcique.
Dans le système nerveux, son expression caractéristique dans certaines populations neuronales en fait également un marqueur neurochimique largement utilisé.
b. La calrétinine (CALB2), historiquement appelée calbindine 2, est également une protéine à six mains EF largement exprimée dans le système nerveux et utilisée comme marqueur de populations neuronales.
La calbindine D9k (S100G) est une autre protéine de liaison au Ca2+ à mains EF, structurellement distincte de la calbindine-D28k.
Fonctions des mains EF
1. Lors de la liaison au Ca2+, la main EF change de conformation pour induire des processus dans de nombreux effecteurs, pas moins de 66 sous-familles de protéines, telles que :
