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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