biochimie de la transduction des signaux cellulaires master 1 sciences,technologies, santé m.t....
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Biochimie de la transduction des
signaux cellulaires
Master 1
Sciences,Technologies, Santé
M.T. Thébault
Partie 1
Diversité des systèmes de signalisation intracellulaire
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Comment les cellules communiquent-elles?
Procaryotes
Eucaryotes
Molécule informati
verécepteur
Cellule de transmission
Cellule cible
Molécule informati
ve
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Le devenir d’une cellule dépend de l’intégration de différents signaux
survie
division
différentiation
apoptose
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Réponse cellulaire
Milieu extracellulaire
Membrane plasmique
Milieu intracellulaire
Molécule signal
La transduction du signal
Récepteur
Traduction
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Les systèmes à un composant
Milieu extracellulaire
Milieu intracellulaire
Ex : Le système DmpR bactérien
Membrane
A
Entrée Sortie : Liaison à l’ADN
C
ATP
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Les systèmes à deux composants
Reposent sur la phosphorylation de protéines
Protein
kinase
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Structure du premier composant
- Périplasmique- Capteur du stimulus- Facilite l’autophosphorylation de la partie C-terminale
Transmembranaire(hydrophobe) - Séquence conservée
- Cytosolique- Contient le résidu His phosphorylable
N
Domaine senseur
Domaine transmetteur
C
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Transmet le signal à la cible
Structure du 2ème composant
Domaine régulateur
Domaine récepteur
C
Contient le résiduAsp phosphorylable
Boîtes
N
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Fonctionnement du système
H : HisD : Asp
ATP
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Un exemple : CheY
Un domaine constitué de 5 feuillets alternant avec 5hélices .
3 résidus hautement conservés : 2 Asp et 1 Lys
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En résumé
Domaine senseur
Domaine transmetteur
Domaine récepteur
Domaine régulateur
HK RR
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Les cibles du deuxième composant
Domaine récepteur
Domaine effecteur
Les RR sont souvent des protéines qui se fixent sur l’ADN (activation de la transcription)
Les RR se fixent aussi sur des protéines (activation de seconds messagers)
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Milieu intracellulaireA
Entrée Sortie : Liaison à l’ADN
C
ATP
Milieu intracellulaire
Milieu extracellulaire
1 composant
2 composants
Relation diversité et fonction des systèmes
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La régulation des porines
La régulation des porines OmpF et OmpC
HK + phosphatase
RR
+ micF
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La nage orientée
Mouvement au hasard
Mouvement orienté
Le chimiotactisme
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Le récepteur du signal
Ces chimiorécepteurs sont les MCP (Methyl-accepting Chemotaxis
Proteins)
effecteur
domaine périplasmique
(résidus Gln ou Glu)
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Méthylation - déméthylation des récepteurs
Le côté externe reconnaît spécifiquement un ou plusieurs produits.
Le côté interne subit une méthylation ou une déméthylation, par 2 protéines antagonistes CheR et CheB.
CheR est une méthylaseCheB est une déméthylase
CH3
CheR
CheB
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La régulation de la réponse
2 régulateurs de la réponse
(déméthylase)(commande la réponse)
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Entrée
Transduction du signal
Sortie : sens de rotation
La réponse
Mouvement en sens inverse des aiguilles d’une montre : nage
Inversion du sens de rotation : culbute
CheY
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L’autokinase CheA
CheA comprend 5 domaines.Elle forme un dimère.
Chaque dimère lie 2 récepteurs, par l’intermédiaire d’une protéine CheW.
D’après Stock et Levit, Current Biology, 2000
CheW
MCP
HK
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Le système Pho
Ex: E. coli
2 HK
1 RR
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Le système Arc
Système à kinase « hybride »
Détermine l’adaptation réversible de la cellule bactérienne à l’anaérobiose. Son activation entraîne :
-La répression du cyt O et d’enzymes du cycle de Krebs inhibition de la respiration aérobie
-L’activation de la respiration anaérobie et de la fermentation
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Un capteur – kinase ArcB
Une protéine régulatrice ArcA
Domaine transducteur primaire
Domaine récepteur
Domaine transducteur secondaire
Les 2 composants
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Le fonctionnement du système
D’après Kwon et al., J. Biol. Chem., 278, 13192-13195 (2003)
anaérobiose aérobiose En anaérobiose, ArcB s’autophosphoryle et phosphoryle ArcA sur un résidu Asp, par l’intermédiaire de His292, puis de Asp576, puis de His717
En aérobiose, l’auto-phosphorylation de ArcB est inhibée par les quinones
(lactate)
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Le déclenchement de la sporulationL’induction de la sporulation
L’endospore est formée au cours d’une série d’étapes.
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Le fonctionnement du systèmeEx : Bacillus subtilis
Phosphorelais
D’après Hoch, in « Two-componant signal transduction », 1995