Régulateurs protéiques liés de façon covalente

Beaucoup de protéines sont régulées par des molécules liées par covalence y compris des groupes fonctionnels, comme les groupements méthyle ou acétyles et des petites protéines, telles que l'ubiquitine. Des liaisons covalentes se produisent sur des acides aminés spécifiques dans la chaîne polypeptidique. Par exemple, les groupes phosphate sont liés de façon covalente à la sérine, à la thréonine ou à la tyrosine.

Les groupes méthyle et acétyle sont liés à la lysine. Et l'ubiquitine est liée aux résidus de lysine, cystine, sérine ou thréonine. Une enzyme ou une paire d'enzymes catalyse réversiblement ces modifications post-traductionnelles.

Et l'acétyltransférase peut acétyler une protéine alors qu'une désacétylase peut, plus tard enlever le groupe. Ces modifications peuvent changer la fonction ou la localisation d'une protéine dans une cellule. Par exemple, l'acétylation des protéines histones régule l'expression génique en ouvrant la structure de l'ADN pour activer la transcription des gènes.

La méthylation des protéines histones, par contre, est connue pour réprimer la transcription en resserrant la structure. Un autre exemple est p53, une protéine multi-fonctionnelle suppresseur de tumeur qui subit plusieurs modifications covalentes en réponse au stress. L'exposition à des agents nuisibles à l'ADN, tels que les rayons UV et gamma peut entraîner une phosphorylation de la protéine.

La phosphorylation améliore la stabilité et active p53, ce qui le lie à l'ADN endommagé par le rayonnement et empêche les cellules avec l'ADN muté de se diviser de manière incontrôlable. En plus de la phosphorylation, différents types de modifications survenant sur une seule molécule de protéine, comme p53, lui permettent de contrôler précisément ses fonctions, telles que l'arrêt du cycle cellulaire, la réparation de l'ADN et l'apoptose de la cellule.