TRAIL

TRAIL (tumor-necrosis-factor related apoptosis inducing ligand) est le nom d'une cytokine de 32 509 daltons connue pour être capable d'induire l'apoptose. Son gène est situé sur le chromosome 3 humain en position 3q26.

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TRAIL

Complexe entre protéines DR5 et Apo2L/TRAIL humaines (PDB 1D0G[1])
Caractéristiques générales
Nom approuvé TNF Superfamily Member 10
Symbole TNFSF10
Homo sapiens
Locus 3q26
Masse moléculaire 32 509 Da[2]
Nombre de résidus 281 acides aminés[2]
Entrez 8743
HUGO 11925
OMIM 603598
UniProt P50591
RefSeq (ARNm) NM_001190942.1, NM_003810.3
RefSeq (protéine) NP_001177871.1, NP_003801.1
Ensembl ENSG00000121858
PDB 1D0G, 1D2Q, 1D4V, 1DG6, 1DU3, 4N90, 5CIR

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Liens accessibles depuis GeneCards et HUGO.

Histoire

TRAIL fut identifié pour la première fois par Wilsey et son équipe en 1995 et décrit pour induire une mort de type apoptotique de diverses cellules cancéreuses[3]. Cette découverte fait suite à celle du TNF, une cytokine de la même famille découverte en 1975 par Carswell et son équipe[4].

Structure

TRAIL est produit sous la forme dʼune protéine transmembranaire de type 2 de 281 acides aminés. Elle possède un domaine commun à la famille du TNF portant la fonction cytokinique à lʼextérieur de la cellule. Ce domaine peut être clivé par des protéases à cystéine permettant la libération dʼune forme soluble et fonctionnelle d'environ 20 kDa[5]. TRAIL présente une activité optimale sous sa forme homotrimérique dont la conformation et la stabilité dépendent de la présence dʼun atome de zinc, ce qui est un élément la différenciant des autres membres de la famille du TNF[6].

Physiologie

TRAIL est principalement exprimé par des cellules de lʼimmunité innée ou adaptative dont les cellules NK, les lymphocytes T ou les macrophages et leurs confère une activité anti-tumorale[7]. Sa production est induite par les cytokines pro-inflammatoires de type interféron, en particulier l'IFN-γ[8],[9]. TRAIL possède une grande spécificité pour les cellules cancéreuses, ce qui en fait une piste prometteuse de traiter le cancer en réduisant les effets secondaires. En effet, cette protéine n’induit la mort de fibroblastes humains que lorsque ceux-ci sont immortalisés puis transformés par l’oncogène Ras[10]. L'origine de la protection des cellules saines dont bénéficie les cellules saines en comparaison des cellules cancéreuses n'est pas encore pleinement identifié. Cependant, celle-ci impliquerait l'expression de protéines favorisant la survie, telles que c-FLIP ou XIAP. TRAIL possède également un rôle en tant que régulateur de l'immunité par son rôle dans le déclenchement de l'apoptose de certaines populations leucocytaires, modulant à la baisse la réponse immunitaire[11].

Mode d'action

TRAIL est capable de se lier à 5 récepteurs (TRAIL-R1/DR4, TRAIL-R2/DR5, TRAIL-R3/DcR1, TRAIL-R4/DcR2 et l'OPG). La liaison de TRAIL sur les récepteurs de mort TRAIL-R1 et TRAIL-R2 induit une multimérisation des récepteurs et des ligands[12] ainsi que le recrutement de la protéine adaptatrice FADD[13] et des pro-caspases initiatrices 8 et 10[14],[15] pour constituer la plateforme d'activation des caspases appelé DISC (death-inducing signaling complex). Ce complexe permet le rapprochement et l'activation par auto-clivage des pro-caspases conduisant à la mort de la cellule par activation de la caspase 3 (voie extrinsèque)[16].

Cette signalisation est régulée à la membrane par les récepteurs TRAIL-R3[17] et TRAIL-R4[18] dont la liaison à TRAIL n'induit pas de signal apoptotique et favorise la survie par un effet de compétition. Au niveau du DISC, le recrutement de la protéine FLIP, inhibe fortement l'activation des caspases initiatrices et le déclenchement de l'apoptose[19].

Le signal apoptotique peut être amplifié par l'activation de la voie mitochondriale (voie intrinsèque) via le clivage de Bid par les caspases initiatrices 8[20] et 10[21]. Il en résulte l'activation de Bax et de Bak, la perforation de la membrane mitochondriale[22], le relargage de nombreux facteurs pro-apoptotiques tels que le cytochrome c, Smac/DIABLO, OMI/HtrA2, AIF, l'endoculéase G, ce qui induit l'amplification du signal apoptotique.

Régulation

Le signal apoptotique de TRAIL est régulé à plusieurs niveaux :

  • à l'extérieur de la cellule par la présence d'un récepteur à TRAIL exprimé à l'extérieur des cellules, l'ostéoprotégérine (OPG) ;
  • au niveau de la membrane par ces récepteurs TRAIL-R3/DcR1 et TRAIL-R4/DcR2, dits antagonistes car ils se lient à TRAIL sans induire de signal apoptotique ;
  • au niveau du DISC, notamment par la présence de l'inhibiteur des caspases initiatrices 8 et 10, c-FLIP, ou par la modification inhibitrice des caspases
  • enfin, par l'inhibition et la modification des caspases effectrices 3 et 7 par les membres de la famille des IAP dont XIAP.

Cible thérapeutique

Des molécules se fixant sur les récepteurs au TRAIL sont en cours de test[23], dont la dulanermine.

Notes et références
  1. (en) Sarah G. Hymowitz, Hans W. Christinger, Germaine Fuh, Mark Ultsch, Mark O'Connell, Robert F. Kelley, Avi Ashkenazi et Abraham M. de Vos, « Triggering Cell Death: The Crystal Structure of Apo2L/TRAIL in a Complex with Death Receptor 5 », Molecular Cell, vol. 4, no 4,‎ , p. 563-571 (PMID 10549288, DOI 10.1016/s1097-2765(00)80207-5, lire en ligne)
  2. Les valeurs de la masse et du nombre de résidus indiquées ici sont celles du précurseur protéique issu de la traduction du gène, avant modifications post-traductionnelles, et peuvent différer significativement des valeurs correspondantes pour la protéine fonctionnelle.
  3. (en) Wiley SR, Schooley K, Smolak PJ, Din WS, Huang CP, Nicholl JK, Sutherland GR, Smith TD, Rauch C, Smith CA et al. « Identification and characterization of a new member of the TNF family that induces apoptosis » Immunity. 1995;3(6):673-82
  4. (en) Carswell EA, Old LJ, Kassel RL, Green S, Fiore N, Williamson B. « An endotoxin-induced serum factor that causes necrosis of tumors » Proc Natl Acad Sci U S A. 1975;72(9):3666-70.
  5. (en) Mariani SM, Krammer PH. « Differential regulation of TRAIL and CD95 ligand in transformed cells of the T and B lymphocyte lineage » Eur J Immunol. 1998;28(3):973-82.
  6. (en) Hymowitz SG, O'Connell MP, Ultsch MH, Hurst A, Totpal K, Ashkenazi A, de Vos AM, Kelley RF. « A unique zinc-binding site revealed by a high-resolution X-ray structure of homotrimeric Apo2L/TRAIL » Biochemistry. 2000;39(4):633-40.
  7. (en) Falschlehner C, Schaefer U, Walczak H. « Following TRAIL's path in the immune system » Immunology. 2009;127(2):145-54. DOI:10.1111/j.1365-2567.2009.03058.x
  8. (en) Takeda K, Smyth MJ, Cretney E, Hayakawa Y, Kayagaki N, Yagita H, Okumura K. « Critical role for tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand in immune surveillance against tumor development » J Exp Med. 2002;195(2):161-9.
  9. (en) Ehrlich S, Infante-Duarte C, Seeger B, Zipp F. « Regulation of soluble and surface-bound TRAIL in human T cells, B cells, and monocytes » Cytokine. 2003;24(6):244-53.
  10. (en) Nesterov A, Nikrad M, Johnson T, Kraft AS. « Oncogenic Ras sensitizes normal human cells to tumor necrosis factor-alpha-related apoptosis-inducing ligand-induced apoptosis » Cancer Res. 2004;64(11):3922-7.
  11. (en) Hayakawa Y, Screpanti V, Yagita H, Grandien A, Ljunggren HG, Smyth MJ, Chambers BJ. « NK cell TRAIL eliminates immature dendritic cells in vivo and limits dendritic cell vaccination efficacy » J Immunol. 2004;172(1):123-9.
  12. (en) Hymowitz SG, Christinger HW, Fuh G, Ultsch M, O'Connell M, Kelley RF, Ashkenazi A, de Vos AM. « Triggering cell death: the crystal structure of Apo2L/TRAIL in a complex with death receptor 5 » Mol Cell. 1999;4(4):563-71.
  13. (en) Schneider P, Thome M, Burns K, Bodmer JL, Hofmann K, Kataoka T, Holler N, Tschopp J. « TRAIL receptors 1 (DR4) and 2 (DR5) signal FADD-dependent apoptosis and activate NF-kappaB » Immunity. 1997;7(6):831-6.
  14. (en) Bodmer JL, Holler N, Reynard S, Vinciguerra P, Schneider P, Juo P, Blenis J, Tschopp J. « TRAIL receptor-2 signals apoptosis through FADD and caspase-8 » Nat Cell Biol. 2000;2(4):241-3.
  15. (en) Kischkel FC, Lawrence DA, Tinel A, LeBlanc H, Virmani A, Schow P, Gazdar A, Blenis J, Arnott D, Ashkenazi A. « Death receptor recruitment of endogenous caspase-10 and apoptosis initiation in the absence of caspase-8 » J Biol Chem. 2001;276(49):46639-46.
  16. (en) Muzio M, Stockwell BR, Stennicke HR, Salvesen GS, Dixit VM « An induced proximity model for caspase-8 activation » J Biol Chem. 1998;273(5):2926-30.
  17. (en) Sheridan JP, Marsters SA, Pitti RM, Gurney A, Skubatch M, Baldwin D, Ramakrishnan L, Gray CL, Baker K, Wood WI, Goddard AD, Godowski P, Ashkenazi A. « Control of TRAIL-induced apoptosis by a family of signaling and decoy receptors » Science. 1997;277(5327):818-21.
  18. (en) Marsters SA, Sheridan JP, Pitti RM, Huang A, Skubatch M, Baldwin D, Yuan J, Gurney A, Goddard AD, Godowski P, Ashkenazi A. « A novel receptor for Apo2L/TRAIL contains a truncated death domain » Curr Biol. 1997;7(12):1003-6.
  19. (en) Inohara N, Koseki T, Hu Y, Chen S, Núñez G. « CLARP, a death effector domain-containing protein interacts with caspase-8 and regulates apoptosis » Proc Natl Acad Sci U S A. 1997;94(20):10717-22.
  20. (en) Yamada H, Tada-Oikawa S, Uchida A, Kawanishi S. « TRAIL causes cleavage of bid by caspase-8 and loss of mitochondrial membrane potential resulting in apoptosis in BJAB cells » Biochem Biophys Res Commun. 1999;265(1):130-3.
  21. Milhas D, Cuvillier O, Therville N, Clavé P, Thomsen M, Levade T, Benoist H, Ségui B. « Caspase-10 triggers Bid cleavage and caspase cascade activation in FasL-induced apoptosis » J Biol Chem. 2005;280(20):19836-42.
  22. (en) Gross A, Yin XM, Wang K, Wei MC, Jockel J, Milliman C, Erdjument-Bromage H, Tempst P, Korsmeyer SJ. « Caspase cleaved BID targets mitochondria and is required for cytochrome c release, while BCL-XL prevents this release but not tumor necrosis factor-R1/Fas death » J Biol Chem. 1999;274(2):1156-63.
  23. (en) Duiker EW, Moma CH, de Jonget S et al. « The clinical trail of TRAIL » Eur J Cancer. 2006;42:2233–2240
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