Protéines
Modifications post-traductionnelles

Citation

« L'écriture est toujours la traduction d'un manque, d'une fêlure, une façon de déplacer les atomes de la réalité. »

Philippe Delerm

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Sommaire
  1. Biologie cellulaire et moléculaire
    1. Cellules procaryotes et eucaryotes
    2. Structure générale d'une cellule eucaryote
  2. Constituants de la cellule
  3. Matrice extracellulaire
  4. Reproduction cellulaire
  5. Biochimie
    1. Composition de la matière vivante
      1. Composés organiques
        1. Protides
          1. Acides aminés
          2. Protéines
            1. Structure des protéines
            2. Domaines des protéines
            3. Modifications post-traductionnelles
              1. Addition d'un groupe fonctionnel
                1. Addition par une enzyme
                  1. Groupes hydrophobes pour la localisation membranaire
                    1. Isoprénylation (prénylation)
                    2. Palmitoylation
                    3. Glypiation
                  2. Co-facteurs pour améliorer l'activité enzymatique
                  3. Groupes chimiques
                2. Addition non-enzymatique
              2. Autres protéines ou peptides
                1. Système ubiquitine-protéasome (UPS)
                  1. Ubiquitination
                    1. Ubiquitine
                    2. E3 ubiquitine ligases
                      1. Famile HECT
                      2. Famile RING
                      3. Famille RBR
                    3. Mécanismes de l'ubiquitination
                      1. E1 (ubiquitin-activating enzyme)
                      2. E2 (ubiquitin-conjugating enzyme)
                      3. Variantes du mécanisme général
                      4. Mono et polyubiquitination
                    4. Rôles de l'biquitination
                      1. Dégradation de la protéine ubiquitinée
                      2. Autres rôles
                      3. Interactions protéine/protéine
                      4. Endocytose
                      5. Rôles dans le noyau
                    5. Désubiquitination
                      1. Désubiquinases (DUB)
                        1. Classification des DUB
                        2. Structure des DUB
                      2. Modes de déusbiquitination des DUB
                      3. Mécanismes de la désubiquitination
                        1. Protéases à cystéine
                        2. Métalloprotéases à zinc
                      4. Régulations des DUB
                      5. Fonctions des DUB
                    6. Voie N-end rule : règle N-terminale
                      1. Vue d'ensemble et définitions
                      2. Branches de la règle du N-terminal
                        1. Ac/règle N-terminale (Ac/N-end rule)
                        2. Arg/règle N-terminale (Arg/N-end rule)
                2. Système ubiquitine-like (UBL)
                  1. Membres des UBL
                    1. Protéines jouant différents rôles
                    2. Protéines jouant un rôle dans l'autophagie
                  2. Structure des UBL
                  3. Sumoylation
                    1. Protéines SUMO
                    2. Mécanismes de la sumoylation
                      1. SENP (sentrin- ou SUMO-specific proteases)
                      2. E1 et E2
                      3. E3 ligases éventuelles
                  4. Neddylation
              3. Modifications structurales
            4. Dégradation des protéines
        2. Acides nucléiques
        3. Glucides
        4. Lipides
        5. Vitamines
        6. Enzymes, coenzymes et groupes prosthétiques
        7. Hormones
      2. Composés inorganiques
        1. Eau
        2. Minéraux
        3. Oligoéléments
        4. Ions
  6. Transport membranaire
  7. Moteurs moléculaires
  8. Voies de signalisation

Bibliographie


Une modification post-traductionnelle (PTM) est la modification chimique covalente d'une protéine, réalisée le plus souvent par une enzyme, pendant ou après sa synthèse.

Les protéines sont synthétisées par les ribosomes qui traduisent l'ARNm pour fabriquer des chaînes polypeptidiques. Ces protéines peuvent subir une transformation pour construire la protéine dite mature :

  • une modification post-traductionnelle (après le relargage par les ribosomes),
  • une modification co-traductionnelle (pendant leur synthèse dans les ribosomes).

Ces modifications des protéines ont pour rôle :

  • Translation dans le ribosome
    Translation dans le ribosome
    la régulation de leur activité,
  • leur reconnaissance par d'autres molécules ou par les systèmes de dégradation,
  • leur ancrage sur une membrane,
  • leur implication dans les voies de signalisation,
  • leur ciblage vers un compartiment cellulaire.


La PTM est essentielle, en particulier dans les voies de signalisation cellulaire.


Cette PTM peut s'effectuer de différentes manières :

Je citerai que les principales PTM pour ce site (pour une revue, cf wikipedia).

Addition d'un groupe fonctionnel

Addition par une enzyme

Groupes hydrophobes pour la localisation membranaire

Les protéines sont modifiées par des lipides et nous n'énumérerons que les plus courantes.

1.L'isoprénylation, appelée aussi prénylation, est la liaison d'un groupe isoprénoïde, appelée aussi terpénoïde (farnésol and géranylgéraniol). Elle comprend :

2. La palmitoylation ajoute dans la majorité des cas l'acide palmitique ou hexadécanoïque, acide saturé en C16 (What, when, how et Protein palmitoylation and subcellular trafficking 2011).

Palmitoylation
Palmitoylation
(Figure : Clara Aicart-Ramos sous licence)

La S-palmitoylation (ou S-acylation ou thioacylation) est une modification post-traductionnelle qui ajoute un acide gras sur une ou plusieurs cystéines d'une protéine membranaire, via une liaison thioesther (What does S-palmitoylation do to membrane proteins? 2013)

  • Les acides gras thioesterifés aux protéines comprennent des acides gras autres que l'acide palmitique, saturés ou non, de différentes longueurs (C14 ou plus).
  • La sérine et la thréonine peuvent aussi, mais plus rarement, être palmitoylées, comme dans la signalisation Wnt et ce, par d'autres acides gras comme l'acide palmitoléique (acide lipidique monoinsaturé en C16).

La palmitoylation des protéines membranaires peuvent, de manière non exclusive :

  • modifier la conformation de leur domaine transmembranaire (modification de l'angle avec la membrane),
  • réguler leur association, positivement ou négativement, avec les radeaux lipidiques,
  • favoriser la formation de complexes protéiques,
  • inhiber l'ubiquitination des lysines à proximité du site de la palmitoylation.

Par exemple, l'inclinaison du domaine transmembranaire peut promouvoir, ou son association avec un domaine spécifique qui le séquestre pour qu'il ne soit pas proche de son E3-ubiquitine ligase, ou son association avec des protéines présentes dans ce domaine (What does S-palmitoylation do to membrane proteins? 2013).

La N-palmitoylation attache un palmitate par l'intermédiaire d'une liaison amide.

Remarque : N-myristoylation, N-palmitoylation, S-palmitoylation et O-acylation (liaison d'acides gras par une liaion oxyester sur un résidu sérine ou thréonine, ce qui est plus rare) peuvent être classées aussi dans les acylations (Palmitoylation of Intracellular Signaling Proteins: Regulation and Function 2004).

3. La glypiation est la formation d'une ancre glycosylphosphatidylinositol (GPI) par un pont amide à l'extrémité C-terminale de la protéine (Glycosylphosphatidylinositol Anchors 2009).

Si l'isoprénylation et la N-myristoylation sont des modifications co-traductionnelles ou immédiatement post-traductionnelles (le groupement attaché le reste jusqu'à la dégradation de la protéine), la palmitoylation est post-traductionnelle, réversible et bien plus rapide que la dégradation des protéines, d'où son rôle dans les voies de signalisation (en particulier Wnt) où la régulation est essentielle. La glypiation est co- et post-traductionnelle.

Modifications post-traductionnelles
Modifications post-traductionnelles

Co-facteurs pour améliorer l'activité enzymatique

Groupes chimiques

Addition non-enzymatique

  • Glycation, addition d'un glucide à une protéine sans l'action d'une enzyme.

Autres protéines ou peptides

Modifications structurales

Biologie cellulaire et moléculaireConstituants de la celluleBiochimieProtides
Acides aminésProtéinesStructure des protéinesDomaines des protéines
Modifications post-traductionnellesUbiquitinationSumoylation
GlucidesLipidesEnzymesHormones
Transport membranaireMoteurs moléculairesVoies de signalisation

Bibliographie
  • Marieb E. N. - Anatomie et physiologie humaines - De Boeck Université, Saint-Laurent, 1054 p., 1993
  • Maillet M. - Biologie cellulaire - Abrégés de Masson, 512 p, 2002
  • Lodish et coll - Biologie moléculaire de la cellule - De Boeck Supérieur, Saint-Laurent, 1207 p., 2014