Réseaux géniques et métaboliques : vers des modèles intégrés La chaîne de biosynthèse de la thréonine et sa régulation chez Escherichia coli Réunion du groupe de travail « Analyse dynamique de réseaux de régulation biologiques » Grenoble, 6-7 mai 2004 Les acides aminés : des briques de base pour la synthèse des protéines Les protéines sont des chaînes d’acides aminés Tous les organismes vivants utilisent le même jeu de 20 acides aminés pour synthétiser leurs protéines Les protéines diffèrent par le nombre d’acides aminés qu’elles renferment et l’ordre dans lequel ceux-ci sont assemblés Et la thréonine dans tout ça ? Pour l’homme, c’est un acide aminé essentiel (nous ne sommes pas capables de le synthétiser, nous le puisons dans notre alimentation) Les bactéries sont capables de synthétiser cet acide aminé régulation de la synthèse de la thréonine en fonction des besoins des cellules en protéines La biosynthèse de la thréonine et sa régulation (principaux éléments) C _ _ CH2 asp C _ ATP NH3+ _ CH COO- _ CH2 aspartyl-phosphate O NH3+ C _ O _ ADP _ O P lys aspartate -O _ NH3+ _ CH COO- _ O _ CH2 CH _ asp-P NADPH _ _ NH3+ _ _ _ CH2 CH2 CH COOOH homosérine _ _ _ NH3+ _ CH COO- NADPH O CH2 CH2 NADP hs ATP ADP CH3 CH _ OH H2O P NH3+ _ _ CH ASD _ COO- thréonine asp thr Inhibition coopérative non compétitive thr Km ↑ AKI AKI/HDHI Inhibition compétitive HK Inhibition compétitive hs-P homosérine phosphate _ P Inhibition coopérative compétitive asa H _ AKIII AKI/HDHI NADP+ P COO- aspartate semi-aldéhyde _ Inhibition coopérative non compétitive TS thr asa kcat ↓ HDHI Inhibition non compétitive hs La biosynthèse de la thréonine et sa régulation (principaux éléments) C _ _ CH2 asp C _ ATP NH3+ _ CH COO- ADP _ O _ CH2 O aspartyl-phosphate O NH3+ C _ _ _ lys aspartate -O P NH3+ _ CH COO- _ O _ CH2 CH _ asp-P NADPH NADPH NADP _ _ NH3+ _ _ _ CH2 CH2 CH COOOH homosérine _ _ hs ATP _ NH3+ _ CH COO- O CH2 CH2 ADP CH3 CH _ P NH3+ _ _ OH H2O CH _ COO- thr thréonine ARNtthr lysC P asd P ASD AKI/HDHI Inhibition coopérative non compétitive HK Inhibition compétitive hs-P homosérine phosphate _ P Inhibition coopérative compétitive asa H _ AKIII AKI/HDHI NADP+ P COO- aspartate semi-aldéhyde _ Inhibition coopérative non compétitive TS thrC thrB P thrA thrL P (thrO) La biosynthèse de la thréonine et sa régulation (principaux éléments) Atténuation de la transcription Thr Cas d’un excès de thréonine : ARNtThr ThrL (ThrO) ARN polymérase ARNtThr sens de la transcription / traduction sens de la transcription / traduction thrABC Cas d’un manque de thréonine : thrL (thrO) ARN polymérase thrABC thrL (thrO) Fragment de ThrL (ThrO) Traduction normale Formation d’une structure secondaire (le terminateur) dans l’ARNm Formation d’une structure secondaire (l’anti-terminateur) dans l’ARNm Arrêt de la transcription Transcription de l’opéron Ribosome bloqué sur un codon Thr Objectifs Le but n’est pas de parvenir à un résultat, mais de mener une réflexion : 1) Comment représenter la régulation de la biosynthèse de la thréonine dans un formalisme donné, en tenant compte des régulations métaboliques et génétiques ? 2) Quels sont les problèmes rencontrés suivant les formalismes? Leurs solutions ? 3) Quels types de prédictions peut-on faire ? 4) Comment combiner plusieurs formalismes ? Sous-groupes 1) Modèles logiques et réseaux de Pétri (salle D207) 2) Denis Thieffry (modérateur) Claudine Chaouiya Michel Leborgne Ovidiu Radulescu Eva Laget 3) Equa difs linéaires par morceaux (salle D216) Jean-Pierre Mazat (modérateur) Ricardo Lima Aïtor González Elizabeth Pécou Tewfik Sari 4) Reconstruction de voies métaboliques (amphi F107) Jean-Philippe Vert (modérateur) Nicolas Turenne Athel Cornish-Bowden Maria Luz Cardenas Contrôle métabolique (salle C207) Christine Reder (modérateur) Antony Le Béchec Anne Siegel Arnaud Meyronenc Grégory Batt (modérateur) Sabine Pérès Jacques-Alexandre Sépulchre Bastien Fernadez 5) Equa difs non linéaires (salle D210) 6) Flux balance analysis (salle C208) Julien Gagneur (modérateur) Eric Fanchon Gilles Curien Vincent Schächter Jean-Luc Gouzé