Les acides aminés phosphorylables : un rôle crucial dans la régulation cellulaire

Les acides aminés phosphorylables, également appelés résidus de phosphorylation, sont des acides aminés qui peuvent être modifiés par l’ajout d’un groupe phosphate à leur chaîne latérale. Cette modification post-traductionnelle est l’une des plus courantes chez les protéines eucaryotes, et elle joue un rôle crucial dans la régulation cellulaire en modifiant l’activité enzymatique, l’interaction des protéines et la voie de signalisation cellulaire. Dans cet article, nous explorerons les différents types d’acides aminés phosphorylables et leur importance dans la signalisation cellulaire.

Les acides aminés phosphorylables communs

Les acides aminés phosphorylables les plus courants sont la sérine, la thréonine et la tyrosine, qui possèdent tous un groupe hydroxyle (-OH) sur leur chaîne latérale qui peut servir de site de liaison pour un groupe phosphate. La sérine est le résidu de phosphorylation le plus fréquent, suivi de la thréonine, tandis que la tyrosine est moins commune mais joue un rôle important dans la signalisation des récepteurs d’hormones.

Ces acides aminés ont été identifiés il y a plusieurs années dans les protéines histones, qui sont des protéines essentielles dans la régulation de la structure de l’ADN et de l’expression des gènes. Depuis lors, on en a découvert d’autres dans les enzymes, les facteurs de transcription, les récepteurs, les canaux ioniques et les protéines de liaison à l’ADN.

La sérine, la thréonine et la tyrosine sont toutes des acides aminés polaires et chargés. Leur phosphorylation permet la liaison de nouveaux groupements ioniques, et peut ainsi modifier l’interaction avec les molécules environnantes. Cette modification post-traductionnelle sert de régulateur de l’activité des protéines, augmentant ou diminuant leur activité biochimique ou leur affinité de liaison.

La fonction de ces acides aminés phosphorylables dans l’interaction protéine-protéine

La sérine, la thréonine et la tyrosine sont souvent situées dans des régions squelettiques de la protéine, qui ne sont pas impliquées directement dans la liaison des substrats ou des ligands. Ces acides aminés peuvent donc être modifiés sans altérer la conformation de la protéine, et offrent ainsi un moyen de régulation de l’interaction protéine-protéine.

La phosphorylation de la sérine et de la thréonine sur les protéines de signalisation intracellulaire est bien documentée, et elle agit comme un interrupteur on/off de leur activation. Des études ont montré que la phosphorylation adjacente de deux résidus de sérine/thréonine peut créer une structure de reconnaissance linéaire pour les protéines SH2 (homologie 2 du domaine Src), qui sont souvent impliquées dans les voies de signalisation liées aux récepteurs de surface cellulaire.

La phosphorylation de la tyrosine sur les récepteurs de surface cellulaire est essentielle pour leur signalisation intracellulaire. Les récepteurs phosphorylés sur la tyrosine sont reconnus par les protéines SH2 activatrices de signal, qui recrutent ensuite des protéines downstream dans la voie de signalisation. La phosphorylation de la tyrosine est souvent associée à la croissance et à la différenciation cellulaires, et elle est un élément clé de la régulation des voies de signalisation des récepteurs hormonaux.

Les autres acides aminés phosphorylables

Bien que la sérine, la thréonine et la tyrosine soient les acides aminés phosphorylables les plus courants, il existe d’autres acides aminés moins communs qui peuvent subir une phosphorylation. Leur importance peut varier selon les protéines dans lesquelles ils se trouvent et leur rôle dans la signalisation cellulaire.

La lysine est un acide aminé qui contient un groupe amine (-NH2) dans sa chaîne latérale, ce qui la rend basique et polaire. La phosphorylation de la lysine n’a pas été étudiée aussi intensivement que la sérine, la thréonine et la tyrosine, mais elle a été impliquée dans la régulation de la transcription et de l’épissage alternatif.

L’histidine est un acide aminé aromatique imidazole qui est souvent phosphorylé chez les bactéries, mais rarement chez les eucaryotes. La phosphorylation de l’histidine est un moyen de régulation de la voie des deux composants chez les bactéries, et elle peut affecter l’activité enzymatique dans les protéines impliquées dans la voie de signalisation à deux composants chez les eucaryotes.

La cystéine est un acide aminé qui contient un résidu thiol (-SH) dans sa chaîne latérale. La phosphorylation de la cystéine peut avoir un impact direct sur les propriétés physiques du substrat, par exemple en modifiant sa réactivité redox. La cystéine phosphorylée a été décrite dans la signalisation redox liée à la réponse à l’hypoxie.

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Conclusion

Les acides aminés phosphorylables sont des régulateurs clés des voies de signalisation cellulaire, et leur utilisation en tant que régulateurs post-traductionnels est largement répandue dans les protéines eucaryotes. Bien que la sérine, la thréonine et la tyrosine soient les plus courantes, d’autres acides aminés comme la lysine, l’histidine et la cystéine peuvent également subir une phosphorylation qui modifie leur interaction protéine-protéine. La phosphorylation des protéines permet une régulation spatiotemporelle de l’activité enzymatique, de l’interaction des protéines et de la signalisation cellulaire, et est un élément clé de la biologie moléculaire.