Enzymes
NTPases (nucleoside-triphosphatases)

Les NTPases ou nucléoside-triphosphatases sont des enzymes qui hydrolysent les nucléosides triphosphates comme ATP ou GTP selon plusieurs mécanismes.

La réaction est la suivante :

$\ce{NTP + H2O}$ $\longrightarrow$ $\ce{NDP + Pi}$

Classification des NTPases

La classification des NTPases est complexe et peu d'articles sont trouvés sur le net !

On peut les diviser en plusieurs superfamilles.

NTPases à motif P-loop (Walker A)

La plus grande superfamille de NTPases contient des enzymes qui partagent un motif P-loop (Walker A) servant à lier les phosphates du NTP, i.e. nucléosides triphosphates comme l'ATP ou le GTP.

1. La classe TRAFAC (TRAnslation-FACtor related), en grande majorité des GTPases, est impliquée dans le transport membranaire, la traduction, la signalisation cellulaire et les fonctions du cytosquelette, comme :

• les petites GTPases impliquées dans la signalisation cellulaire,
• les GTPases ribosomiques actives dans la synthèse des protéines, comme les facteurs d'élongation,
• les dynamines qui interviennent, entre autres, dans l'endocytose et la fission membranaire,
• les myosines
• les kinésines et les dynéines,
• les translocases.

2. La classe ASCE (Additional Strand Catalytic E), comme son nom l'indique, comprend des membres qui possèdent un brin β supplémentaire par rapport aux membres TRAFAC.

a. Ce sont majoritairement des ATPases impliquées dans des processus variés comme la réplication et la réparation de l'ADN, le repliement des protéines…

b. Elles comprennent :

• les protéines AAA ou AAA+, en forme d'anneau.
• des F1-ATPase/V1-ATPases, composants des ATPases,
• les RecA-like recombinases, qui jouent un rôle essentiel dans la stabilité génomique, la recombinaison méiotique et la réparation de l'ADN (RecA and DNA recombination: a review of molecular mechanisms 2019)
• des hélicases
• MutS, MutL intervenant dans la réparation de l’ADN,
• des ADN-ligases,
• des facteurs ATPasiques de remodelage de la chromatine.

3. Le groupe SIMIBI (Signal recognition particle, MinD, BioD) inclut des ATPases et GTPases, qui fonctionnent le plus souvent par une activation réciproque provoquée par la dimérisation, comme :

• les GTPases SRP (signal recognition particle) qui ciblent les protéines au RE (Structural insights into a new homodimeric self-activated GTPase family 2007).
• des enzymes qui jouent un rôle dans le métabolisme de l'azote et de la biotine (vitamine B₇) ou dans la division cellulaire bactérienne.

Superfamille ASKHA (Acetate and Sugar Kinase/Hsc70/Actin fold)

La superfamille ASKHA (Acetate and Sugar Kinase/Hsc70/Actin fold), qui possède une autre architecture structurale que les P-loop, en particulier un repliement commun du domaine de liaison à l’ATP appelé " actin fold " ou " kinase-like fold ".

1. Elles sont composées de deux lobes en tandem (N-lobe/C-lobe) composés par un pli de Rossmann-like pseudo-symétrique différent de la P-loop, qui présente des insertions et variations par rapport au pli de Rossmann.

2. Cette superfamille contient certaines kinases et ATPases liées au métabolisme ou à la structure cellulaire comme :

• l'actine qui est une ATPase structurelle,
• Hsc70, chaperonne ATP-dépendante,
• l'hexokinase, qui n'est pas strictement une NTPase, mais qui possède le même repliement…

Autres mécanismes

Par contre, d'autres ATPases essentielles dans le métabolisme n'appartiennent pas à ces deux familles et ne possèdent donc pas de P-loop, mais utilisent un autre mécanisme comme :

• les P-ATPases,
• les ATPases à moteur rotatif, i.e. F, V ou A,
• les transporteurs ABC.

Les différences essentielles sont résumées dans un tableau.

Retour aux ATPases ou aux GTPases