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4.7:

Liaison au ligand et couplage

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Molecular Biology
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Ligand Binding and Linkage

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La plupart des protéines ont des emplacements multiples où les ligands peuvent s’associer, en plus de du site responsable de la fonction protéique. La liaison d’une molécule à l’un de ces sites entraîne souvent des changements conformationnels, qui modifient la forme de la protéine. Lorsque ce changement affecte aussi la liaison d’un autre ligand, les deux sites sont décrits comme étant couplés ou liés.L’attelage du site de liaison peut être régulé positivement ou négativement. Dans un lien positif, la liaison d’un ligand entraîne des changements conformationnels qui rendent un autre site plus susceptible de lier son ligand respectif. Dans un lien négatif, la liaison d’un ligand entraîne des changements conformationnels qui empêchent un autre site de liaison de s’associer avec son ligand.Les protéines contenant des sites de liaisons liés sont appelées protéines allostériques, et peuvent être de différents types, tels que les enzymes, les récepteurs, les protéines structurelles et les protéines motrices. Par exemple, l’aspartate carbamyltransférase, également connu comme ATCase, est une grande enzyme contenant six sous-unités catalytiques, chacune avec un site de liaison au substrat. elle dispose également de six sous-unités régulatrices supplémentaires, chacune avec un site qui peut lier les pyrimidines et les purines, blocs de construction de l’ADN et de l’ARN.L’enzyme catalyse une étape essentielle dans la synthèse de la pyrimidine, la condensation de l’aspartate et du carbamyl-phosphate pour produire le carbamyl-aspartate. La vitesse de cette réaction augmente d’une manière dépendante à la concentration. La liaison de l’ATP, une purine à l’enzyme, active l’enzyme, alors que la liaison simultanée de l’UTP et du CTP, les pyrimidines, entraîne une inhibition de 95 l’activité enzymatique.Ce mécanisme de régulation est essentiel pour maintenir la bonne quantité de pyrimidines par rapport aux purines dans la cellule.

4.7:

Liaison au ligand et couplage

Les protéines allostériques ont plus d’un site de liaison de ligand ; la liaison d’un ligand à l’un de ces sites influence la liaison des ligands aux autres sites. Lorsqu’une protéine est allostérique, ses sites de liaison sont appelés couplés ou liés.& #160 ; Dans le cas des enzymes, le site qui se lie au substrat est appelé site actif et l’autre site est appelé site régulateur. Lorsqu’un ligand se lie au site régulateur, cela entraîne des changements de conformation de la protéine qui peuvent influencer le site actif de la protéine.

Les liaisons de sites de liaison peuvent provoquer une régulation positive ou négative de la liaison du ligand à d’autres sites.  Dans les cas où les deux ligands préfèrent se lier à la même conformation d’une protéine, la liaison à un site augmente l’affinité de l’autre site pour son ligand respectif. C’est ce qu’on appelle un lien positif. D’un autre côté, si les ligands préfèrent se lier à différentes conformations, la liaison d’un ligand rendra difficile la liaison du second à la protéine. C’est ce qu’on appelle un lien négatif.

Les liens des sites de liaison peuvent réguler la fonction d’une protéine.  Par exemple, l’activité enzymatique est souvent régulée par un mécanisme de rétroaction où le produit final du processus biochimique peut servir d’inhibiteur. UTP et CTP, les produits finaux de la voie de synthèse de la pyrimidine, inhibent l’activité de l’ATCase, enzyme qui catalyse la première étape essentielle de cette voie. La liaison de l’UTP et du CTP à l’enzyme régule négativement le site catalytique lié lorsque la concentration de pyrimidines est élevée, par rapport à la concentration de purines dans la cellule. Ce phénomène est connu sous le nom de rétro-inhibition et est essentiel pour maintenir les bonnes quantités de métabolites dans un organisme.

Suggested Reading

  1. Suplatov, D., & Švedas, V. (2015). Study of Functional and Allosteric Sites in Protein Superfamilies. Acta naturae, 7(4), 34–45.
  2. Bellelli, A. and Carey, J. (2017). Proteins with Multiple Bindin Sites. In Reversible Ligand Binding (eds A. Bellelli and J. Carey). doi:10.1002/9781119238508.ch4
  3. Helmstaedt, K., Krappmann, S., & Braus, G. H. (2001). Allosteric regulation of catalytic activity: Escherichia coli aspartate transcarbamoylase versus yeast chorismate mutase. Microbiology and molecular biology reviews : MMBR, 65(3), 404–421. doi:10.1128/MMBR.65.3.404-421.2001