Biologie cellulaire
Moteurs moléculaires : vue d'ensemble

Les moteurs moléculaires sont des machines moléculaires biologiques essentielles pour :

• les mouvements (transport cellulaire ou migration),
• le stockage de l'énergie.

Ces moteurs ou protéines motrices sont des protéines capables de transformer l'énergie chimique en en énergie cinétique ou mécanique par des modifications de leur conformation.

Par rapport aux moteurs macroscopiques, les moteurs moléculaires opèrent dans le " bain thermal " (thermal reservoir ou thermal bath), environnement dans lequel les agitations thermiques (mouvements browniens) sont très importantes. En outre, la viscosité des milieux dans lesquels ils évoluent aura de grandes conséquences. A l'heure actuelle, les chercheurs construisent aussi des moteurs moléculaires synthétiques pour fabriquer des nanomachines.

Classification des moteurs

Les moteurs protéiques peuvent être classés en deux groupes.

1. Les moteurs linéaires, alimentés par l'hydrolyse de l'ATP pour convertir l'énergie chimique en énergie cinétique, sont présents dans :

• le cytosquelette :
  • microfilaments d'actine : myosines
  • microtubules : kinésines et dynéines
• les organites qui font l'objet de la translocation de l'ADN ou de l'ARNm :

  • 

    noyau : ADN polymérase ou ARN polymérase,
  • ribosomes dans le cytoplasme et le réticulum endoplasmique (seule source d'énergie GDP dans les moteurs linéaires),

2. Les moteurs rotatifs sont retrouvés :

• chez les Eucaryotes de la membrane mitochondriale interne (source d'énergie : gradient H⁺),
• chez les Procaryotes ou les virus (flagelles bactériens, capsides virales…).

Les protéines motrices ont plusieurs propriétés :

• elles utilisent une source d'énergie (ATP, GDP, gradient ionique) ;
• elles se déplacent dans une direction donnée ;
• elles se lient à un support (cytosquelette, acide nucléique ou complexe protéique) et subit une translocation (terme pris dans un sens général).

Powerstroke

Le powerstroke est difficile à traduire, i.e. génération ou production de force produisant la course motrice, provenant de l'hydrolyse de nucléosides triphosphates, i.e. en général l'ATP, qui permet un mouvement cyclique de retour à la conformation initiale (Structure of human cytoplasmic dynein-2 primepowerstroke, d for its powerstroke 2015).

• Il est précédé d'un pré-powerstroke, recovery stroke ou course de récupération, i.e. liaison au nucléotide.
• Il est suivi par un post-powerstroke dans lequel le moteur revient à l'état initial, i.e. sans nucléotide.