Acétylation

Définition

Une acétylation est un transfert d'un groupe acétyle CH₃-CHO sur une molécule réceptrice. Elle est l'une des principales modifications protéiques post-traductionnelles dans la cellule, avec de multiples effets sur le niveau protéique ainsi que sur le niveau métabolique. Les réactions d'acétylation peuvent cibler de petites molécules et métabolites, ou elles peuvent survenir sur des protéines.

L'acétylation :

L'acétylation est simplement le transfert d'un groupe acétyle (CH₃CO) sur une molécule. Ici, un schéma de déprotonation, acétylation et reprotonation.

Explications

L'acétylation est souvent la première étape de modification pour créer une chromatine ouverte aux sites de début de transcription, aux nucléosomes nouvellement traduits et aux régions endommagées.

L'acétylation est une réaction métabolique générale commune aux règnes végétal et animal. Néanmoins, les systèmes enzymatiques d'acétyltransférase sont impliqués non seulement dans la biotransformation des xénobiotiques mais également dans les processus d'activation-désactivation d'agents actifs endogènes tels que les protéines (par exemple, les histones, les hormones peptidiques), les alcools, les acides aminés et les amines (par exemple, la choline, 5 -hydroxy-tryptamine).

Dans cette fonction de régulation, il est évident que l'acétylation joue un rôle crucial dans les processus de base de la vie cellulaire, de la transcription, de la réplication et de la réparation de l'ADN au contrôle des informations de messagers sélectifs via les neurohormones et les neurotransmetteurs. Pour la pertinence du rôle régulateur de l'acétyltransférase, son implication dans plusieurs pathologies, des maladies fonctionnelles ou dégénératives (par exemple, maux de tête, dépression, maladie de Parkinson, maladie d'Alzheimer) à la croissance néoplasique, a été suggérée.

Le groupe acétyle peut réagir avec divers atomes ou groupes fonctionnels sur une molécule cible. L'atome auquel le groupe acétyle est attaché est généralement désigné au nom de la molécule finale ou de l'enzyme qui effectue l'acétylation. L'acétylation peut intervenir avec des groupes thiol (soufre), des groupes hydroxyle (oxygène) et souvent des groupes amino (azote).

Transférases

On pense que l'acétylation des protéines et des peptides est médiée par une acétyl transférase, qui catalyse le transfert d'un groupe acétyle d'une molécule donneuse, l'acétyl-CoA, vers la protéine ou le peptide cible.

En ce qui concerne le mécanisme d'action, les acétyl transférases se répartissent en deux grandes classes. Une classe comprend l'enzyme qui catalyse l'acétylation de la chaîne peptidique nouvellement synthétisée lors de sa synthèse ribosomale. Les enzymes de cette classe sont probablement liées au ribosome et / ou à la membrane. La deuxième classe d'enzymes comprend celles qui sont responsables du traitement des peptides bioactifs et des protéines matures. Pour la deuxième classe d'enzymes, il semble probable que différents peptides et protéines sont acétylés par des enzymes spécifiques au substrat. La glycine, l'alanine, la sérine, la méthionine et l'acide aspartique sont l'acide aminé N-terminal préféré des protéines α-N-acétylées, ce qui suggère que le résidu amino-terminal peut être un site de reconnaissance critique pour ces α-N-acétyl transférases.

Lysine

Le groupe acétyle, donné par le métabolite acétyl-coenzyme A, peut être lié par co- ou post-traduction soit au groupe α-aminé de l'extrémité N-terminale des protéines, soit au groupe ε-aminé des résidus lysine. Ces réactions sont catalysées par diverses N-terminales et lysine acétyltransférases.

Dans le cas de l'acétylation de la lysine, la réaction est enzymatiquement réversible via des mécanismes étroitement régulés et dépendant du métabolisme. L'interaction entre l'acétylation et la désacétylation est cruciale pour de nombreux processus cellulaires importants. Ces dernières années, notre compréhension de l'acétylation des protéines a considérablement augmenté grâce aux analyses protéomiques mondiales et aux études fonctionnelles approfondies. Cela donne un aperçu général de l'acétylation des protéines et des acétyltransférases respectives, en se concentrant sur la régulation des processus métaboliques et des conséquences physiologiques qui accompagnent l'acétylation des protéines.

Désacétylation

En biochimie, l'acétylation d'une protéine est généralement catalysée par des acétyltransférases (enzymes). Le clivage (désacétylation) du groupe acétyle, c'est-à-dire l'inversion de cette réaction, est catalysé par les désacétylases.

L'acétylation ou la désacétylation d'une protéine est un mécanisme régulateur de la fonction de la protéine.

L'exemple le plus connu de protéines dont la fonction est ainsi influencée sont les protéines histones, impliquées dans la formation de la chromatine. Ici, l'état acétylé ou désacétylé des histones, un signal pour d'autres protéines, ce qui peut reconnaître si l'expression du gène de la gènes doit être activé ou dans cette région de la chromatine réprimée.

Utilisation en chimie

Dans l'acétylation en chimie organique, il y a échange d'un atome d'hydrogène par un groupe acétyle, respectivement. L'échange peut avoir lieu au niveau des groupes fonctionnels -OH, -SH et -NH₂, mais aussi directement à une liaison -C-H, avec les connexions correspondantes. Par exemple, des acétates ou des cétones apparaissent. Une acétylation peut produire de la morphine diacétylmorphine (héroïne).

Les groupes acétyle sont largement utilisés comme groupe protecteur en chimie organique. La plus courante est l'utilisation d'anhydride acétique, qui peut être utilisé pour obtenir des rendements quantitatifs à température ambiante. Les réactions catalysées d'un composé d'origine avec du chlorure d'acétyle sont également utilisées.

Exemples

Par exemple, la N-acétylglutamate synthase catalyse l'acétylation du L-glutamate, la première étape de la biosynthèse de l'arginine.

Il a été rapporté que l'acétylation de plusieurs antibiotiques aminosides inactive leur activité bactéricide ou bactériostatique, et l'acétylation de l'antibiotique chloramphénicol désactive sa capacité à inhiber la traduction.

La chitine des insectes, des plantes et des champignons et le peptidoglycane de la paroi cellulaire bactérienne sont composés de polysaccharides complexes. Ces polysaccharides contiennent souvent des monomères tels que la N-acétylglucosamine (GlcNAc) et l'acide N-acétylmuramique (MurNAc), qui sont des dérivés monosaccharidiques acétylés sur l'amine primaire (N), comme leurs noms l'indiquent. Cependant, ceux-ci peuvent être encore acétylés sur des groupes hydroxyle pour augmenter la résistance aux enzymes de dégradation, telles que le lysozyme et les autolysines.

En rapport avec "acétylation"

• acétyl-CoA

  

  L'acétyl-coenzyme A, ou acétyl-CoA, est une molécule fondamentale dans le métabolisme de tous les organismes vivants.

• acétylation des histones

  

  L'acétylation des histones signifie la suppression de la charge positive de la molécule d'histone, ce qui affaiblit l'interaction entre les groupes phosphate...

• acétylcholine

  

  L'acétylcholine ACh est l'ester de l'acide acétique et de la choline. La substance est un neurotransmetteur principalement impliqué dans le transfert...

• acétylcholinestérase

  

  L'acétylcholinestérase (AChE) est une enzyme impliquée dans la transmission de l'influx nerveux.