La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

Régulation Nécessité et mécanismes. Lorganisme se procure quelques composés, en synthétise la majorité… La vitesse dapprovisionnement (FLUX à travers.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "Régulation Nécessité et mécanismes. Lorganisme se procure quelques composés, en synthétise la majorité… La vitesse dapprovisionnement (FLUX à travers."— Transcription de la présentation:

1 Régulation Nécessité et mécanismes

2 Lorganisme se procure quelques composés, en synthétise la majorité… La vitesse dapprovisionnement (FLUX à travers la voie métabolique) doit répondre à ses besoins. Pour y arriver, il va CONTROLER LACTIVITE des enzymes, et REGULER LA CONCENTRATION des métabolites intermédiaires. FLUX :

3 Contrôle de lactivité enzymatique: Quantité: synthèse et dégradation Activité: –Régulation covalente –Régulation non covalente

4 Synthèse/dégradation

5 Synthèse-dégradation: cinétique Augmentation de lactivité enzymatique Pyruvate kinase (t 1/2 24h) Tryptophane 2-3, dioxygénase (t 1/2 2.5h) Ornithine décarboxylase (t 1/2 0.3h) Temps (heures)

6 Demi vies dans le foie de rat: (extrait de: Fundamentals of Enzymology (3 rd ed) N.C. Price et L. Stevens Oxford University Press) Enzyme t 1/2 Ornithine décarboxylase20 min 5-aminolevulinate synthase (mitochindriale) 1.2h RNA polymérase I1.3 h Tyrosine aminotransférase1.5 h Tryptophane 2,3 dioxygénase 2.0 h Thymidine kinase2.6 h HMG Co-A réductase4.0 h Sérine déshydratase5.2 h PEP carboxykinase8.0 h Déhydro-orotase12.0 h RNA polymérase II13.0 h Glucose-6-P déshydrogénase 24.0 h= 1.0 j glucokinase 1.3 j catalase 1.4 j Acétyl co-A carboxylase 2.1 j GAP déshydrogénase 3.1 j Pyruvate kinase 3.5 j Arginase 4.5 j Fructose bisphosphate aldolase 4.9 j Lactate déshydrogénase 6.0 j 6-PFK 7.0 j

7 Membranes microsomales t 1/2 (heures) Cytochrome b5 (out)0.4 Cytochrome b5 reductase (out) 5.8 NADPH-cytochrome reductase (out) 2.9 NDPase (in)1.3 Carboxylestérase (in)4.0 HMG CoA réductase0.2 NAD + nucléotidase18.0 Mitochondriet 1/2 (jours) Carbamoyl Phosphate synthétase 7.7 Malate déshydrogénase2.6 Glutamate déshydrogénase 1;0 Carnitine acétyl transférase 1.8 Ornithine amino transférase 1.9 Amine oxidase2.8 Cytochrome c oxidase>8.0 Pyruvate déshydrogénase 4.5 à 5.6 Recyclage individuel des protéines!

8 Contrôle de la synthèse et de la dégradation: Transcription Stabilité de lARNm (séquences « UA riche », etc) Traduction Dégradation de la protéine (séquences « PEST », ubiquitinylation, SUMOylation, mais aussi protéolyse régulée de la HMG CoA réductase, « down-regulation » des récepteurs, etc.) Souvent: régulation coordonnée de toute la voie

9 Prokaryotes: opérons ( lac) Eucaryotes: activité multi enzymatique, homologie promoteurs Fatty acid synthase

10 Régulation covalente: autres Phosphorylation: Ser/Thr – (glycogène phosphorylase, glycogène synthase, Ac CoA carboxylase, F2,6 bis phosphatase/PFK2, GPCRs, etc, etc) Phosphorylation: Tyr –(voie de signalisation de linsuline, de facteurs de croissance) ADP-ribosylation –(protéines G, glutamine synthétase, RNA polymérase, etc) Adenylylation, uridylylation, etc –(glutamine synthétase E Coli, etc)

11 Régulation non covalente: –Concentration adéquate de substrat, de cofacteur –Accumulation du produit –Inhibiteurs/activateurs allostériques –Protéines inhibitrices (BPTI / trypsine, protéine nucléaire / glycogène synthase, glycogène phosphorylase a / glycogène synthase phosphatase, etc)

12 Enzymes allostériques et enzymes coopératives Enzymes allostériques: –Enzymes régulées par des composés ne ressemblant ni au substrat, ni au produit de la réaction Exemples: inhibition de la phosphofructokinase par lATP, … Enzymes coopératives: –Enzymes multimériques, cinétique de forme « sigmoïde » { v = fct( [S] n ) } Remarque: PAS SYNONYMES! Même si la majorité des enzymes coopératives sont également allostériques, et si beaucoup denzymes allostériques sont également coopératives vis-à-vis dau moins un substrat.

13

14 Enzyme coopérative, ou de type K: laspartate transcarbamoylase

15 Aspartate transcarbamoylase bactérienne: enzyme coopérative et allostérique ZOOM: +ATP +CTP Controle +ATP +CTP Controle Début de la synthèse des bases puriques: (d)CTP, UTP, dTTP; Inhibé lorsque les purines sont disponibles; activé lorsque les pyrimidines ( (d)ATP, (d)GTP ) sont disponibles

16 Courbe sigmoïde: pourquoi? Lenzyme coopérative existe en 2 conformations: R et T. A faibles [S], T prédomine; les courbes v et T sont confondues à très petit [S]. Lorsque [S] augmente, le % R augmente: la vitesse se rapproche de la courbe R [S] vitessevitesse vitessevitesse T R T R

17 Monod, Jacob et Changeux: TR SS SS SS SS Deux conformations préexistantes, changement coordonné. Chaque ligand (substrat, activateur, inhibiteur) favorise une des deux conf.

18 Koshland, Néméthy et Filmer: S S SS SS Deux conformations possibles pour chaque sous unité, chaque ligand peut induire une des deux conformations. Les ligands naffectent que la sous unité quils occupent

19 La réalité: un mélange de ces deux modèles? SSS SSS SSS SSS S S S S S S S S S S S S R4R4 T4T4 RT 3 R2T2R2T2 R2T2R2T2 R3TR3T Monod-Wyman-Changeux Koshland-Néméthy-Filmer

20 Régulation dune enzyme coopérative par des régulateurs allostériques: Enzyme allostérique, 2 sites (T/R = 100) Enzyme allostérique activé (T/R = 10) Enzyme allostérique inhibé (T/R = 1000) Inhibiteur stabilisant T Activateur, stabilisant R

21 Enzyme Michaelienne versus coopérative: apparemment pas grande différence au niveau des vitesses?

22 Mais…pas du tout le même effet sur le « Flux » à travers la voie métabolique: { orifice large à la base, devient de plus en plus étroit } { Orifice étroit à la base, sélargit, puis redevient très étroit }

23 Pourquoi? Zoom sur les petites concentrations de Substrat: Enzyme Michaelienne: v varie moins que S Flux augmente, mais moins que [S]

24 Enzyme coopérative: v varie plus que S Flux augmente, plus que [S] Enzyme coopérative

25 Régulation dune enzyme coopérative et allostérique: Inhibiteur, stabilisant la conformation « T », Activateur, stabilisant la conformation « R »

26 Régulation de voies métaboliques: Coordonnée, à plusieurs niveaux. Pourquoi?

27 Glucose Régulation de la glycolyse et du cycle de Krebs:

28 Synthèse et de la dégradation du glycogène: AMPc Glycogène Glucose P

29 (Glycogène +P i ) Glucose-P UDP-glucose glycogène Synthèse et de la dégradation du glycogène : glucose

30 Questions: On observe en règle générale plusieurs mécanismes de contrôle dans une voie métabolique. Comment identifier lenzyme qui contrôle effectivement la voie? A quoi servent les autres contrôles? Pourquoi une telle multiplication des contrôles?

31 Lorsquune même voie conduit à plusieurs produits, comment lorganisme sarrange-t-il pour avoir en permanence une synthèse adéquate de tous les produits? Une vitesse de réaction « Michaelienne » passe de 10% à 90% du maximum lorsque la [S] passe de 0.1 à 10 K M («la réponse se développe sur 2 logarithmes »). –Comment obtenir une réponse « oui/non » (division cellulaire, apoptose, …) – au contraire, une réponse graduelle sur 7 à 8 logarithmes (vision)?

32 Flux, contrôle et régulation? Le problème: comprendre comment lorganisme sarrange pour obtenir ce dont il a besoin sans gaspillage: Il doit pouvoir contrôler le Flux à travers chaque voie de synthèse ou de dégradation, tout en régulant la concentration des métabolites intermédiaires…

33 Flux, contrôle et régulation: « Flux » : vitesse de production (et dutilisation) des différents métabolites dont lorganisme a besoin. (Par analogie: ventes et réapprovisionnement dun supermarché) « Contrôle » : capacité du système à obtenir un flux adéquat pour répondre à la demande. (Par analogie: bouton de réglage de la température dun frigo.) « Régulation » : capacité de lorganisme à maintenir la concentration des métabolites intermédiaires à un niveau plus ou moins constant. (Par analogie: capacité du frigo à maintenir une température constante, proche de la température demandée, quelque soit le nombre douvertures de la porte et la température demandée.)

34 Quelle est lenzyme qui contrôle la vitesse de la cascade de réaction: La plus lente? La moins concentrée? Le lièvre, ou les tortues??? Enzyme « rate limiting »???

35 Quelle étape devrait on contrôler? A létat stationnaire, toutes les réactions se produisent à la même vitesse: cest ce quon appelle le « Flux » à travers la voie métabolique. Traditionnellement, on suppose que létape qui contrôle le flux devrait être une réaction irréversible, particulièrement lente. Mais: crédible?

36 Le « rate limiting step »: légende ou réalité? A B C D E… Supposons: Réaction B C (par exemple) particulièrement lente A et B, et C Si C vitesse réaction C D ralentie (loi daction des masses), Si A et B vitesse de transformation B C accélérée, jusquà atteindre une vitesse équivalente à C D

37 Rappel: comment visualiser le flux?

38 Diminution dune activité enzymatique accumulation des métabolites en amont, déplétion des métabolites en aval de. Dangereux, voire même toxique? Risque demballement dautres voies?

39 Rappel: forme de « lécluse » qui relie les canaux ? V max /K M ou K S

40 Cascade de réactions irréversibles: UDP-Glucose Apport dans le premier bassin, niveau ( [S 1 ] ) vitesse, le niveau ([S 2 ]), etc. Difficulté : du flux suffisante, sans (trop) [métabolites intermédiaires]! glycogène synthase Glycémie (veine porte) Glucose 1P GLUT 4 / Glucokinase/ phosphoglucomutase Repas Glycogène UDP-glucose pyrophosphorylase

41 Rôle de la régulation: Régulation nécessaire pour maintenir [métabolites], quelle que soit la demande (par exemple: régulation de la glycémie lors de leffort et du repos) Nécessité de contrôler le flux (vitesse de production). Pour contrôler la vitesse de chaque réaction : modifier K M, V max, [enzymes], proportion denzyme en conformation active, etc…

42 Outils: Effet dune augmentation / diminution de la quantité d enzyme ou de son activité (V max) ? vitesse [S]

43 Effet dune diminution de K M ? vitesse [S]

44 Enzyme coopérative: Ressemble à un tuyau: le « bas » de lécluse sévase. Idéal pour conserver une concentration stable de substrat !

45 Inhibition dune enzyme coopérative et allostérique (composé favorisant la conformation T) Inhibiteur favorise T Activateur favorise R inhibition / activation surtout aux faibles [S]

46 « Metabolic Control Analysis »: Formalisme mathématique, permet la description quantitative du contrôle du flux à travers une voie métabolique, et de sa régulation par les différents mécanismes qui ont étés identifiés par les biochimistes.

47 Intérêt: Permet de valider les « impressions » qualitatives sur limportance des différents mécanismes de contrôle observés Permet (en théorie) de contrôler quon a bien identifié tous les mécanismes de régulation, et den évaluer limportance relative Explique pourquoi on observe en général des changements « coordonnés » de la concentration de tous les enzymes impliqués dans une voie métabolique

48 Dans le but de quantifier leffet de chaque mode de régulation, Kacser et Burns puis Heinrich et Rapoport ont défini trois fonctions: Elasticité, ε s v : mesure la variation de la vitesse de chaque réaction prise séparément. Coefficients de contrôle du flux, C E J : mesure la variation du flux (càd. à travers lensemble de la voie) lorsque E change. Coefficients de contrôle de métabolite, C E M : mesure la variation de chaque [métabolite] (à létat stationnaire) lorsque E j change.

49 Élasticité:

50 Mesure le déséquilibre substrats / produits Fraction de E occupé par S

51 Habituellement: ε >0 si métabolite = substrat, ε <0 si le métabolite = produit de la réaction. ε lorsque léquilibre produit/substrat est presque atteint (Γ/K 1): le flux à travers lenzyme est très faible (la réaction est en fait aussi rapide dans les deux directions). ε lorsque occupation par le métabolite élevée: lorsque lenzyme est déjà saturé, augmenter la concentration du métabolite na pas deffet… Elasticité: % de variation de la vitesse par % daugmentation de [M]: propriété « locale » de lenzyme - mesure in vitro - peu dinfos sur le flux (voie métabolique)

52

53 Elasticités des enzymes « Michaeliennes » catalysant des réactions irréversibles: Si réaction irréversible, si [S]/K M est très petit: vitesse de la réaction avec [S]: ε 1. [S] saturant: v V max, donc (en valeur relative), d(v)/v tend vers 0. Elasticité maximale ( 1) en [S]/K M petit, 0 en [S]/K M grand…

54 Réaction réversible: vitesse résiduelle (v (S P) - v (P S) ) 0. Près de léquilibre : faible modification de [S] ou [P] forte modification de la vitesse résiduelle : en valeur absolue,ε en v 0. Elasticités des enzymes « Michaeliennes » catalysant des réactions réversibles: Equilibre

55 Cœfficients de contrôle: Beaucoup plus difficiles à évaluer mathématiquement que les élasticités: chaque cœfficient de contrôle dépend des autres enzymes!

56 Signification: Les cœfficients de contrôle de flux : effet de [enzyme] sur le « flux », à létat stationnaire, à travers la voie métabolique dans son ensemble; Les cœfficients de contrôle de concentration effet de [enzyme] sur la [métabolites], à létat stationnaire, lorsque la voie enzymatique complète est considérée; Les élasticités mesurent leffet de chaque métabolite sur la vitesse de chaque réaction enzymatique (régulations allostériques, rapport [S]/K M, etc)

57 Évaluation des cœfficients de contrôle? Mathématique: –Relations entre élasticités et cœfficients de contrôle… Expérimentale: –Ajoute dune enzyme? (système acellulaire) –Augmentation / diminution dexpression dune enzyme (mutation du promoteur, transfection stable ou transitoire, siRNA, cellules polynuclées, etc.)? –Augmentation / diminution dactivité dune enzyme: effet dinhibiteurs? Dactivateurs? De mutations? –« Top down » analysis: analyse de groupes de réaction

58 Glycolyze: ajoute denzyme Hexokinase PFKase Respiration mitochondriale: inhibiteur Compl.I V Respiration mito. Expérimentalement:

59 Hétérokaryons: Neurospora (synthèse Arg) Remarque: le contrôle du flux (pente de la tangente à la courbe) diminue lorsque la [Enzyme] augmente!

60 Approche « top down »: Diviser la voie en un nombre limité de « blocs » et en étudier le contrôle:

61 « n » enzymes et « (n-1) » métabolites intermédiaires, donc: –« n » coéfficients de contrôle de Flux (1 par enzyme E i ) –« n (n-1) » coéfficients de contrôle de [S j ] par E i, (1 par enzyme et par métabolite), Soit: n + n (n-1) = (n + n 2 – n) = n 2 inconnues Mathématique: Nombre dinconnues?

62 Il faut donc trouver (n) 2 équations pour déterminer les n 2 coéfficients de contrôle inconnus à partir des élasticités, « connues »… Théorème des sommes Théorèmes de connectivité

63 1. Théorèmes des sommes: Supposons 1.que nous augmentons « un tout petit peu » la concentration de tous les enzymes de la voie, 2.que la vitesse de chaque réaction est proportionnelle à la concentration de lenzyme qui la catalyse. Leffet total sur le flux va correspondre à la somme des effets de chacune des augmentations sur le flux:

64

65 Supposons que toutes les concentrations denzymes augmentent du même facteur d(E)/E = α. Cela revient au même que de changer déchelle de temps : le flux (nombre de moles formées par unité de temps) va augmenter dun facteur d(J)/J = α. Le contrôle du flux est « partagé » par tous les enzymes qui constituent la voie métabolique.

66 Conséquences: On ne peut que très rarement identifier « UNE » enzyme limitante, en règle générale le contrôle est partagé; Lorsquon augmente lactivité dune des enzymes limitantes, son coéfficient de contrôle diminue; Pour augmenter la production dun composé intéressant, il faudra augmenter la concentration de toutes les enzymes de la voie! Lactate glucose : Coéff. contrôle flux Basale+ glucagon Transport pyruvate Pyruvate carboxylase Transport OAA PEP-CK (induite) Pyr Kinase (« fuite ») Enolase + PGK TIM+FbPase PGI+G6Pase

67 On peut faire le même raisonnement pour les coéfficients de contrôle de concentration: A létat stationnaire, changer déchelle de temps naffecte pas les concentrations des différents métabolites (niveau dans les bassins intermédiaires), donc Conclusion: si on augmente la concentration de TOUS les enzymes dune voie métabolique, la concentration des métabolites intermédiaires ne variera pas. « Méthode Universelle » de Kacser…

68 Augmentation de la synthèse du Trp? Gène surexprimé de [E] Augmentation du flux, J TRP2TRP4TRP1TRP3TRP µ µ µ µ : surexpression dun allèle muté, résistant à la rétroinhibition par le Trp Niederberger et al., Biochem. J. 287:473-9, 1992

69 2. Théorèmes de connectivité: Imaginons quon modifie simultanément la concentration dune enzyme quelconque « E i » ET celle du substrat « S j », de telle façon que la vitesse de la réaction catalysée par E i ne change pas: Si la vitesse de chaque réaction ne change pas, le flux ne change pas:

70

71 La concentration du substrat « j » a changé: donc

72 La concentration des autres substrats n a pas changé:

73 Au total = n 2 équations? 1 somme de coéfficients de contrôle du flux par E i : (n-1) sommes de coéfficients de contrôle des substrats par E i (1 par métabolite): (n-1) équations de connectivité entre le contrôle du flux par chaque enzyme et lélasticité de chaque vitesse en réponse aux (n-1) métabolites; (n-1) 2 équations de connectivité entre le contrôle de la concentration de chaque (n-1) métabolite par chaque enzyme et lélasticité de chaque vitesse en réponse aux (n-1) métabolites: Soit: 1 + (n-1) + (n-1) + (n-1) 2 = 1 + 2n – 2 + (n 2 -2n +1) = n 2 équations

74 Intérêt de ces relations? n 2 équations à n 2 inconnues… Il « suffit » dévaluer tous les coéfficients délasticité in vitro, aux conc. physiologiques de substrat, pour calculer les coéfficients de contrôle de concentration et de flux; Permettent de répondre aux questions –« quelles conditions faut-il remplir pour que lenzyme contrôle efficacement le flux? » –« quelles conditions faut-il remplir pour maintenir les concentrations des métabolites à peu près constantes? »

75 Quelles conditions faut-il remplir pour que lenzyme contrôle efficacement le flux? La somme des coéfficients de contrôle de flux = 1: le contrôle est partagé par tous les enzymes de la voie

76 Cascade de réactions irréversibles: A B C Enzyme 2 Enzyme 3 Enzyme 1 Pour accélérer le flux à travers toute la cascade: lidéal: augmenter simultanément toutes les activités enzymatiques!

77 Voie comportant deux enzymes: Quelles conditions faut-il remplir pour que la demande (E 2 ) contrôle efficacement le flux?

78 Valeurs des coéfficients de contrôle? (3) (4) (2) (1) 4 inconnues ( C J fourniture et C J demande, C M fourniture et C M demande ) donc: 4 équations? 2 équations de sommes ( Σ C J et Σ C M ) et deux équations de connectivité ( Σ C J ε M et Σ C M ε M )

79 (1) (2)

80 Le contrôle exclusivement par un des deux blocs est-il possible? Pour que le flux soit contrôlé « uniquement » par la demande, il faudrait que son élasticité, | ε M |, soit nulle et lélasticité de loffre, « infinie »: cest lenzyme ou le bloc denzymes qui a la plus petite élasticité qui contrôle le flux.

81 Pourquoi? Lélasticité mesure leffet de [M] sur la vitesse des 2 réactions (offre et demande). Imaginons que laugmentation de M inhibe énormément loffre (grande élasticité de loffre): Si on augmente la concentration des enzymes qui synthétisent M (offre): dès que M augmente il va inhiber les enzymes qui le produisent: la vitesse ne changera pas… Imaginons au contraire quon augmente la concentration des enzymes qui utilisent M (demande): dès que M diminue, son inhibition sur les enzymes de synthèse sera levée, et la vitesse de production de M augmentera. Le flux est donc bien contrôlé par la demande si lélasticité de loffre, en valeur absolue, est très grande et lélasticité de la demande, très petite!

82 Rappel: élasticités des enzymes « Michaeliennes » catalysant des réactions irréversibles: Si la réaction est irréversible, la vitesse de la réaction augmente avec la concentration de substrat tant que [S]/K M est petit. Dès que le substrat devient saturant, vV max, et (valeur relative, d(v)/v tend vers 0. Lélasticité est donc grande pour [S]/K M petit, faible pour [S]/K M grand…

83 Si au contraire la réaction est réversible, la vitesse résiduelle sannule à lapproche de léquilibre; une faible modification de [S] ou [P] entraînera une grande modification de la vitesse résiduelle; Attention: le produit aura également une très grande élasticité (inverse) près de léquilibre! Equilibre Elasticités des enzymes « Michaeliennes » catalysant des réactions réversibles:

84 Elasticité denzymes coopératives: Dans le cas denzymes coopératives, la vitesse de la réaction augmente plus vite que [S] aux faibles [S]; lélasticité est alors >1. Elle diminue lorsque lenzyme approche de la saturation.

85 Pour que lactivité (la concentration) dune enzyme contrôle le Flux, il faudrait que son élasticité soit la plus faible possible en valeur absolue: De préférence: réaction loin de léquilibre, voire même irréversible; enzyme saturée De préférence PAS: enzyme réversible près de léquilibre, ou enzyme coopérative!

86 Fonction des enzymes coopératives, allostériques dans le contrôle des voies métaboliques? Les enzymes coopératives ont une grande élasticité, ce qui nest pas idéal pour que leur concentration puisse contrôler le flux. (Si on augmente la [Enzyme coopérative], [S] va chuter, et la vitesse de la réaction à létat stationnaire variera peu). Conclusion: il est inutile daugmenter la [ ] de ces enzymes pour augmenter le flux!

87 Voie comportant deux enzymes: Quelles conditions faut-il remplir pour que la concentration des métabolites soit à peu près constante? (homéostasie)

88 Dans quelles conditions la concentration du métabolite intermédiaire (M) restera-t-elle constante? (3) (4)

89 Coéfficient de co-réponse: Lidéal: coéfficient de co-réponse le plus grand possible (variation du flux, pas du métabolite)

90 Fonction des enzymes coopératives, allostériques: homéostasie! Pour que le flux soit contrôlé par la demande (cest-à-dire par les besoins de lorganisme), il faut que lélasticité de loffre vis-à-vis des métabolites intermédiaires soit la plus grande possible. Doù lintérêt en début de voie denzymes coopératives et régulées allostériquement par le produit final de la voie!

91 Exemple denzyme coopérative : Aspartate transcarbamoylase bactérienne ZOOM: +ATP +CTP Controle +ATP +CTP Controle

92 Élasticité et contrôle du flux: Si lélasticité de loffre est grande (réactions réversible, enzymes allostériques,…) la voie est contrôlée par la demande. Donc, pour augmenter le flux, il est inutile de surexprimer les premières enzymes de la voie (surtout pas les enzymes allostériques). Il vaut mieux surexprimer les derniers enzymes dune voie très contrôlée, pour augmenter la demande…

93 Augmentation de la synthèse du Trp? Gène surexprimé de [E] Augmentation du flux, J TRP2TRP4TRP1TRP3TRP µ µ µ µ : surexpression dun allèle muté, résistant à la rétroinhibition par le Trp Niederberger et al., Biochem. J. 287:473-9, 1992

94 Ultrasensibilité: En pratique, lélasticité denzymes coopératives est rarement supérieure à 2.0 comment parvenir à obtenir un coéfficient de covariance de 50, 100 dans certaines conditions? Comment diminuer la sensibilité de la réponse à de très faibles signaux pour éviter les « faux départs »? Comment obtenir une réponse « tout ou rien » (apoptose, division cellulaire) à un stimulus?

95 Trends in Biochem. Sci. 21: , 1996

96 « Ultrasensibilité »: Zone tampon Réponse « tout ou rien » REPONSE STIMULUS

97 Enzyme coopérative Phosphorylations multiples Inhibiteur stoechiométrique (à très haute affinité mais en faible concentration) Cycle futile kinase - phosphatase: à certaines conditions seulement! –inhibition de la phosphatase et activation simultanée de la kinase –ultrasensibilité dordre zéro Régulation par lAMP Comment lobtenir?

98

99 Enzyme coopérative Phosphorylations multiples Inhibiteur stoechiométrique (à très haute affinité mais en faible concentration) Cycle futile kinase - phosphatase: à certaines conditions seulement! –inhibition de la phosphatase et activation simultanée de la kinase –ultrasensibilité dordre zéro Régulation par lAMP Comment lobtenir?

100 Phoshorylations multiples? MAPK et MAPKK requièrent une double phosphorylation pour être activées: 2

101 Enzyme coopérative Phosphorylations multiples Inhibiteur stoechiométrique (très haute affinité, faible concentration) Cycle futile kinase – phosphatase (à certaines conditions seulement!) –inhibition de la phosphatase et activation simultanée de la kinase –ultrasensibilité dordre zéro Régulation par lAMP Comment lobtenir?

102 Ultrasensibilité due à un inhibiteur à très haute affinité: En présence dun inhibiteur à très haute affinité pour lenzyme activée: il faut que la [E a ] dépasse la [Inhibiteur] avant de voir apparaître lenzyme active… Exemples: cdk, P phosphatase I (glycogène synthase et phosphorylase), …

103 Enzyme coopérative Phosphorylations multiples Inhibiteur stoechiométrique (à très haute affinité mais en faible concentration) Cycle futile kinase – phosphatase à certaines conditions seulement! –inhibition de la phosphatase et activation simultanée de la kinase –ultrasensibilité dordre zéro Régulation par lAMP Comment lobtenir?

104 Imaginons 2 réactions irréversibles indépendantes et opposées: Phosphatase en concentration constante (pointillés): v ÷ [S-P] Kinase en concentration (ou activité) variable (traits pleins): v ÷ [S] Lintersection des deux courbes donne le % (S-P) à létat stationnaire…

105 « Ultrasensibilité dordre zéro »? Si deux enzymes concurrentes catalysant des réactions irréversibles sont toutes les deux à très bas K M ou associées à leur substrat (donc saturées) : lintersection des deux courbes lorsque lactivité de lune delles est augmentée donne une courbe sigmoïde, très raide…

106 Enzyme coopérative Phosphorylations multiples Inhibiteur stoechiométrique (à très haute affinité mais en faible concentration) Cycle futile kinase – phosphatase à certaines conditions seulement! –inhibition de la phosphatase et activation simultanée de la kinase –ultrasensibilité dordre zéro Régulation par lAMP Comment lobtenir?

107 Ultrasensibilité de la réponse à lAMP:

108 AMPK~PO 4 AMPKK AMPK PP2C AMP Cibles ~PO4 Cibles Amplification de la sensibilité:

109 Ultra- et sub-sensibilité de voies « bifurquées » S Non Régulée Si une des voies est saturée par S, sa vitesse est proportionnelle à [E] mais indépendante de celle de lautre voie, qui ne peut utiliser que le substrat « résiduel »…

110 Exemple de bifurcation : synthèse cholestérol… AcAcCo-A +AcCoAMévalonateHMG-CoA IPP DMAPP Géranyl PP Farnésyl PP Squalène Cholestérol « Statines » Protéines géranylées, Protéines farnésylées, Coenzyme Q, Dolichol PP, Vitamine K, Chlorophyle, Carotènoïdes, terpenes etc.


Télécharger ppt "Régulation Nécessité et mécanismes. Lorganisme se procure quelques composés, en synthétise la majorité… La vitesse dapprovisionnement (FLUX à travers."

Présentations similaires


Annonces Google