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 DO représente la taille de la population bactérienne. 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) CH2 CH COO- _ NH3+ = O -O aspartate lys Inhibition coopérative non compétitive Inhibition coopérative compétitive Inhibition compétitive asp ATP AKIII AKI/HDHI ASD HK TS C CH2 CH COO- _ NH3+ = O aspartyl-phosphate P ADP thr AKI asp Inhibition compétitive Km ↑ asp-P NADPH C CH2 CH COO- _ NH3+ = O H aspartate semi-aldéhyde NADP+ P asa NADPH CH2 CH COO- _ NH3+ homosérine OH NADP hs ATP CH2 CH COO- _ NH3+ homosérine phosphate O P ADP hs-P thr HDHI Inhibition non compétitive hs kcat ↓ asa H2O CH COO- _ NH3+ thréonine CH3 OH P thr

La biosynthèse de la thréonine et sa régulation (principaux éléments) CH2 CH COO- _ NH3+ = O -O aspartate lys Inhibition coopérative non compétitive Inhibition coopérative compétitive Inhibition compétitive asp ATP AKIII AKI/HDHI ASD HK TS lysC P asd thrL (thrO) thrA thrB thrC ARNtthr C CH2 CH COO- _ NH3+ = O aspartyl-phosphate P ADP asp-P NADPH C CH2 CH COO- _ NH3+ = O H aspartate semi-aldéhyde NADP+ P asa NADPH CH2 CH COO- _ NH3+ homosérine OH NADP hs ATP P CH2 CH COO- _ NH3+ homosérine phosphate O P ADP hs-P H2O CH COO- _ NH3+ thréonine CH3 OH P thr

La biosynthèse de la thréonine et sa régulation (principaux éléments) Atténuation de la transcription Cas d’un excès de thréonine : Thr thrL (thrO) thrABC sens de la transcription / traduction ThrL (ThrO) ARN polymérase Traduction normale Arrêt de la transcription Formation d’une structure secondaire (le terminateur) dans l’ARNm Transcription de l’opéron Formation d’une structure secondaire (l’anti-terminateur) dans l’ARNm Cas d’un manque de thréonine : thrL (thrO) thrABC Fragment de ThrL (ThrO) ARN polymérase Ribosome bloqué sur un codon Thr ARNtThr sens de la transcription / traduction ARNtThr

Objectifs Le but n’est pas de parvenir à un résultat, mais de mener une réflexion : Comment représenter la régulation de la biosynthèse de la thréonine dans un formalisme donné, en tenant compte des régulations métaboliques et génétiques ? Quels sont les problèmes rencontrés suivant les formalismes? Leurs solutions ? Quels types de prédictions peut-on faire ? Comment combiner plusieurs formalismes ?

Sous-groupes Modèles logiques et réseaux de Pétri (salle D207) Equa difs non linéaires (salle D210) Denis Thieffry (modérateur) Claudine Chaouiya Michel Leborgne Ovidiu Radulescu Eva Laget Jean-Pierre Mazat (modérateur) Ricardo Lima Aïtor González Elizabeth Pécou Tewfik Sari Equa difs linéaires par morceaux (salle D216) Contrôle métabolique (salle C207) Grégory Batt (modérateur) Sabine Pérès Jacques-Alexandre Sépulchre Bastien Fernadez Christine Reder (modérateur) Antony Le Béchec Anne Siegel Arnaud Meyronenc Reconstruction de voies métaboliques (amphi F107) Flux balance analysis (salle C208) Julien Gagneur (modérateur) Eric Fanchon Gilles Curien Vincent Schächter Jean-Luc Gouzé Jean-Philippe Vert (modérateur) Nicolas Turenne Athel Cornish-Bowden Maria Luz Cardenas