Dégradation des protéines
Définition
La dégradation des protéines fait partie de l'homéostasie des protéines d'une cellule. Le réseau de régulation garantit que les protéines inutiles sont retirées de l'environnement cellulaire lorsqu'elles ne sont plus nécessaires ou sont endommagées ou défectueuses d'une manière ou d'une autre.
La dégradation des protéines et le recyclage ordonnés des composants cellulaires agissent comme un système de contrôle de la qualité, éliminant les protéines inutiles ou dysfonctionnelles.
Le processus de dégradation des protéines :
Représentation schématique de la dégradation des protéines induite par une petite molécule. L'ubiquitine-ligase E3 médie la polyubiquitinylation et la dégradation protéasomique subséquente de la protéine cible comme l'alanine.
Explications
Une dégradation considérable des protéines doit avoir lieu pendant la différenciation continue des cellules épidermiques lorsqu'elles se déplacent vers la surface de la peau, et le cycle de l'alanine fournirait un mécanisme efficace pour l'élimination de l'ammoniac résultant de la désamination des acides aminés.
Les protéines sont marquées pour la dégradation par la fixation de l'ubiquitine au groupe amino de la chaîne latérale d'un résidu de lysine. Des ubiquitines supplémentaires sont ensuite ajoutées pour former une chaîne multiubiquitine. Ces protéines polyubiquinées sont reconnues et dégradées par un grand complexe de protéases à plusieurs sous-unités, appelé le protéasome.
Le catabolisme des protéines génère de grandes quantités d'acide qui est en partie tamponné par le squelette, ce qui entraîne une augmentation de la résorption osseuse et de l'excrétion urinaire de calcium.
L'acidose métabolique stimule la dégradation des protéines musculaires en activant la voie dépendante de l'adénosine triphosphate impliquant l'ubiquitine et les protéasomes.
L'activité protéolytique des protéases peut également être exploitée pour élucider la fonction biologique des protéines cibles dans les cellules. Ces approches reposent sur une dégradation ciblée et donc spécifique des protéines. Par conséquent, une telle approche est comparable et complémentaire à un knock-out génétique conditionnel de la protéine cible correspondante. La condition préalable évidente est une dégradation sélective à un moment donné.
L'inverse de la dégradation des protéines est la synthèse des protéines de la même manière que l'inverse de la déphosphorylation des protéines est la phosphorylation des protéines.
Inversement, il a également été démontré que le clivage protéolytique de nombreuses protéines conduit à une dégradation des protéines entraînant une inactivation du substrat.
La dégradation ciblée des protéines a attiré beaucoup d'attention de la part de l'industrie pharmaceutique, parmi lesquelles se concentre sans aucun doute la technologie de protéolyse ciblant les chimères (PROTAC) induite par de petites molécules.
Importance
La dégradation des protéines doit être étudiée principalement à deux niveaux en fonction de la localisation du processus :
- tube digestif : les protéines alimentaires exogènes ou ingérées sont traitées; C'est ce qu'on appelle la digestion des protéines. Ce processus digestif permet d'obtenir les acides aminés sous forme libre, nécessaires à la synthèse des propres protéines, ainsi que d'autres biomolécules qui en sont formées.
- Intérieur de la cellule : les protéines endogènes sont traitées, ce qui est généralement connu sous le nom de renouvellement des protéines.
Ce renouvellement des protéines est très utile pour recycler les acides aminés des protéines qui ne sont plus utiles pour l'organisme et génèrent de nouvelles protéines ou d'autres biomolécules à partir d'acides aminés préexistants. De plus, la protéolyse sert également à éliminer les acides aminés endommagés.
Processus
Le système ubiquitine-protéasome dans la cellule joue un rôle important dans le processus de dégradation des protéines. Le système comprend deux étapes principales dans la dégradation des protéines.
La première étape est l'interaction entre l'ubiquitine et le substrat protéique pour former un complexe substrat protéique-ubiquitine.
La deuxième étape est la dégradation du substrat protéique par le protéasome, suivie de la libération d'ubiquitine.
Les PROTAC jouent principalement un rôle connexe dans la première étape du processus d'induction de la dégradation des protéines. Les PROTAC incitent la protéine cible et l'ubiquitine ligase E3 à former un complexe ternaire en utilisant une petite molécule bifonctionnelle, qui peut simultanément lier la protéine cible et l'ubiquitine ligase E3. Le complexe rend la protéine cible reconnue par l'ubiquitine ligase E3 puis ubiquitinée, enfin reconnue et dégradée par le protéasome dans les cellules.
Protéolyse des chimères
La protéolyse ciblant les chimères (PROTAC) représente un nouveau type de technologie de dégradation des protéines induite par de petites molécules qui a émergé ces dernières années. PROTAC utilise de petites molécules bifonctionnelles pour induire l'ubiquitination de protéines cibles et utilise des protéasomes intracellulaires pour l'inactivation chimique. Il complète l'édition de gènes et l'interférence ARN pour l'inactivation des protéines.
Comparé aux inhibiteurs à petites molécules, PROTAC a montré de grands avantages pour surmonter la résistance tumorale, affecter la fonction non enzymatique des protéines cibles, dégrader les cibles non médicamenteuses et fournir de nouveaux outils d'inactivation chimique rapides et réversibles. Dans le même temps, ses défis et problèmes doivent également être résolus en tant que nouvelle technologie de biologie chimique en développement rapide.
Synonymes, antonymes
3 synonymes (sens proche) de "dégradation des protéines" :
- catabolisme protéique
- dégradation protéasomique
- protéolyse
1 antonyme (sens contraire) :
- synthèse des protéines
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En rapport avec "dégradation des protéines"
La dégradation est un processus de détérioration par lequel la qualité de quelque chose est détruite ou altérée négativement.
La dégradation de l'ARN (ARNm) est un mécanisme important de contrôle de l'expression génétique dans les cellules procaryotes.
La dégradation intracellulaire est une protéolyse effectuée par un complexe multienzymatique appelé protéosome, qui agit dans le cytosol.
La protéolyse est la dégradation des protéines soit par des enzymes spécifiques, appelées peptidases, soit par dégradation intracellulaire.