Régulations du métabolisme

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R
Ré
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lli iis s
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m
me
e
e
I
I_ _L Le es sg gr ra an nd de es sc ca at té ég go or ri ie es sd de er ré ég gu ul la at ti io on n
La régulation de la concentration d'une protéine peut s'effectuer à différents
niveaux :
àAu niveau de l'expression du gène codant pour la protéine
àAu niveau de l'activité de la protéine
àAu niveau de la dégradation de la protéine
On distingue alors les régulations transcriptionnelles ou post-
transcriptionnelles des modifications post-traductionnelles.
I
II I_ _R Ré ég gu ul la at ti io on nd de el l' 'a ac ct ti iv vi it té éo ou ud de el la as st ta ab bi il li it té éd de es s
p
pr ro ot té éi in ne es s
A
A. .A Al ll lo os st té ér ri ie e
Les protéines allostériques peuvent changer de façon réversible entre une
conformation active et inactive par la fixation d'un ligand (appelé effecteur
allostérique).
Elles sont souvent constituées de plusieurs sous-unités. On distingue alors
parmi celles-ci :
àles régulatrices : elles contiennent le site de fixation de l'effecteur allostérique
àles catalytiques : elles contiennent le site actif, la fixation du ligand entraînant un
changement de conformation de cette sous-unité.
Ex : Il y a souvent un rétrocontrôle au niveau des voies de biosynthèse
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hIl ne faut pas confondre sous-unité (chaîne polypeptidique) et domaine protéique
(partie de la protéine)
B
B. .M Mo od di if fi ic ca at ti io on ns sc co ov va al le en nt te es s
l
lM Mo od di if fi ic ca at ti io on ns si ir rr ré év ve er rs si ib bl le es s: :
q
qMaturation de précurseurs
Ex : trypsinogène àtrypsine
q
qMaturation en cascade
Ex : coagulation sanguine
l
lM Mo od di if fi ic ca at ti io on ns sr ré év ve er rs si ib bl le es s
q
qPhosphorylation par des kinases ou des phosphorylases
Ex : voies de signalisation
C
C. .C Co om mp pl le ex xe es sm mu ul lt ti i- -p pr ro ot té éi iq qu ue es s
Ce sont des interactions entre protéines. Le contact entre ces protéines
permet à l'une d'entre elles d'acquérir sa fonction.
D
D. .D Dé ég gr ra ad da at ti io on n
Elle se fait selon deux modes principaux :
àla voie de l'ubiquitine/protéasome
àla voie lysosomiale
L'ubiquitine est une protéine qui s'associe de manière covalente à d'autres
protéines dans le cytoplasme ou le noyau. Ce signal est reconnu par le protéasome
qui va alors dégrader la protéine.
E3
E1
ATP
AMP E1E2
E2E3
P
P
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La protéine va ensuite être liée plusieurs fois à l'ubiquitine. Ce signal va
déclencher le protéasome et donc la dégradation de cette protéine.
I
II II I_ _R Ré ég gu ul la at ti io on nd de el l' 'e ex xp pr re es ss si io on nd de es sg gè èn ne es s
A
A. .R Ré ég gu ul la at ti io on ns st tr ra an ns sc cr ri ip pt ti io on nn ne el ll le es s
1
1) )A Ad da ap pt ta at ti io on n
Pour qu'un gène soit transcrit, il faut que l'ARN polymérase puisse se lier au
promoteur du gène. Celui-ci a plus ou moins d'affinité avec la polymérase.
Chez les bactéries, le facteur de transcription habituellement le plus abondant
est â70. Celui-ci se lie aux boîtes -10 et -35 du promoteur. Lorsque les conditions du
milieu se mettent à changer, un autre facteur de transcription devient abondant,
changeant ainsi les gènes transcrits. C'est l'adaptation.
2
2) )F Fa ac ct te eu ur rt tr ra an ns s
Certaines enzymes d'affinité forte peuvent se lier à un gène, appelé dans ce
cas élément cis, modifiant leur affinité avec les polymérases. Ce sont les facteurs
trans. Celles-ci peuvent avoir un contrôle différent sur sa transcription :
q
qContrôle positif lorsque l'enzyme est un activateur ; il se lie en amont du
promoteur et il augmente l'activité transcriptionnelle du gène.
q
qContrôle négatif lorsque l'enzyme est un répresseur ; il se lie en aval du
promoteur et il inhibe la transcription.
PProtéasome +
Ubiquitine
Protéine poly-ubiquitinylée
Gène 1
Gène 2
Gène 3
Gène 4
Gène 5
Milieu A
àproduction de âA
EâA
Gènes 1, 2 et 4 exprimés.
Gène 1
Gène 2
Gène 3
Gène 4
Gène 5
Milieu B
àproduction de âB
EâB
Gènes 2, 3 et 5 exprimés.
àAdaptation de la cellule au milieu
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Remarque : _ même inhibé, un gène possède toujours une activité transcriptionnelle
résiduelle
_ L'ensemble des gènes régulés par un même facteur trans s'appelle un
régulon.
l
lD Di if ff fé ér re en nt te es sm mé ét th ho od de es sd de er ré ég gu ul la at ti io on n: :
àÉtat de phosphorylation des facteurs trans :
C'est un système fréquent de régulation des facteurs trans. Un capteur
transmembranaire réagit à un stimulus extérieur et une des ses extrémités, appelée
autokinase, transfert un groupement phosphate sur un facteur trans, qui est alors
activé et peut réguler les gènes.
Eâ
Eâ
Effecteur
= inducteur
Répresseur Protéine
Protéine
Répression
Répresseur
inactivé
Transcription
Eâ
Eâ
Effecteur
= co-répresseur
Répresseur
inactif Protéine
Protéine
Répression
Répresseur
activé
Transcription
Eâ
Eâ
Effecteur
= inducteur
Activateur
inactif Protéine
Protéine
Pas de
transcription
Activateur
activé
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àStabilité du facteur trans : La régulation se fait au niveau de la dégradation du
facteur trans.
àLocalisation du facteur trans : ( chez les eucaryotes ) Le facteur change de
compartiment cellulaire.
B
B. .R Ré ég gu ul la at ti io on ns sp po os st t- -t tr ra an ns sc cr ri ip pt ti io on nn ne el ll le es s
La régulation peut survenir au niveau de la maturation de l'ARN, de son
passage vers le cytoplasme ou au niveau de la traduction. Nous verrons celle de la
traduction.
Pour que la traduction s'opère chez les procaryotes, la séquence RBS ainsi
que le codon initiateur doivent être accessibles eu ribosome. Or on observe que
l'ARN se replie sur lui-même dans le cytoplasme. Ce repliement peut masquer ces
séquences. Ainsi un facteur ou une dénaturation permettrait la traduction de ces
ARN. On observe que ces facteurs sont souvent de petits ARN régulateurs. Ceux-ci
se lien à l'ARN de manière à les activer ou les inhiber.
I
IV V_ _E Ex xe em mp pl le ed de er ré ég gu ul la at ti io on nd de el l' 'e ex xp pr re es ss si io on nd de es s
g
gè èn ne es s
à
àC Ca as sd de el l' 'o op pé ér ro on nl la ac ct to os se ed d' 'E E. .C Co ol li i
Face à une source de carbone différente, E. Col a un comportement différent,
elle s'adapte. C'est le phénomène de diauxie.
La bactérie a besoin de la Ò-galactosidase pour hydrolyser le lactose. On
observe que cette activité n'est présente que lorsque la bactérie ne peut plus puiser
dans une source de sucre A ( comme le glucose ).
RBS
AUG
AUG
AUG
RBS
Inhibition
Activation
Nombre de
cellules [Glu]
[Lac]
Diauxie
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