146
61 Régulationallostérique
Mots clés
Régulation métabolique, effecteurs allostériques, allostérie, courbe sigmoïde
1. STRATÉGIE DE RÉGULATION DES VOIES MÉTABOLIQUES
Les vitesses de fonctionnement des voies métaboliques – les flux métaboliques –s’adaptent aux besoins de la cellule. Les produits finaux contrôlent leur propre formation en
inhibant la première étape irréversible de chaque voie métabolique, qu’il s’agisse de
métabolisme énergétique (Fiches 79-82) ou de biosynthèses.
L’activité de ces enzymes-cibles se trouve modulée par des métabolites – des effecteurs
– dont la structure est différente des celle de leurs substrats. C’est la raison pour laquelle
on qualifie ces effecteurs et ces enzymes d’allostériques (du grec allos différent, et stereos, solide). Les substrats et les effecteurs se fixent sur des sites distincts sur les enzymes
allostériques
Nous prendrons comme exemple l’aspartate carbamyltransférase ou aspartate transcarbamylase (ATCase) de la bactérie Escherichia coli, enzyme qui présente toutes les
caractéristiques des enzymes allostériques.
2. RÉGULATION DE LA SYNTHÈSE DES NUCLÉOTIDES PYRIMIDIQUES
L’ATCase catalyse la première réaction spécifique de la biosynthèse des nucléotides
pyrimidiques :
3
+
+
+
Carbamylphosphate
Aspartate
Carbamylaspartate
Phosphate
Chez E. coli, la cytidine triphosphate (CTP), la molécule ultime de la voie de biosynthèse
des nucléotides pyrimidiques (Fiche 76), inhibe cette réaction, mais se révèle sans action
sur aucune des enzymes catalysant les étapes intermédiaires. La CTP exerce donc une
rétro-inhibition sur la première étape de sa propre biosynthèse. L’uridine triphosphate
(UTP), avant-dernier produit de la voie, renforce l’inhibition exercée par la CTP.
Au contraire de la CTP, l’adénosine triphosphate (ATP) active l’ATCase. Comme la synthèse des ARN nécessite la présence des quatre nucléosides triphosphate (Fiche 78), les
nucléosides triphosphate puriques (ATP et GTP - guanosine triphosphate) et pyrimidiques (UTP et CTP), cette activation répond à une logique similaire : un excès d’ATP
signifie que la synthèse d’ARN nécessite une synthèse accrue de CTP.
9782100724185-Livre.indb 146
20/05/15 19:12
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Régulation métabolique, effecteurs allostériques, allostérie, courbe sigmoïde
1. STRATÉGIE DE RÉGULATION DES VOIES MÉTABOLIQUES
Les vitesses de fonctionnement des voies métaboliques – les flux métaboliques –s’adaptent aux besoins de la cellule. Les produits finaux contrôlent leur propre formation en
inhibant la première étape irréversible de chaque voie métabolique, qu’il s’agisse de
métabolisme énergétique (Fiches 79-82) ou de biosynthèses.
L’activité de ces enzymes-cibles se trouve modulée par des métabolites – des effecteurs
– dont la structure est différente des celle de leurs substrats. C’est la raison pour laquelle
on qualifie ces effecteurs et ces enzymes d’allostériques (du grec allos différent, et stereos, solide). Les substrats et les effecteurs se fixent sur des sites distincts sur les enzymes
allostériques
Nous prendrons comme exemple l’aspartate carbamyltransférase ou aspartate transcarbamylase (ATCase) de la bactérie Escherichia coli, enzyme qui présente toutes les
caractéristiques des enzymes allostériques.
2. RÉGULATION DE LA SYNTHÈSE DES NUCLÉOTIDES PYRIMIDIQUES
L’ATCase catalyse la première réaction spécifique de la biosynthèse des nucléotides
pyrimidiques :
3
+
+
+
Carbamylphosphate
Aspartate
Carbamylaspartate
Phosphate
Chez E. coli, la cytidine triphosphate (CTP), la molécule ultime de la voie de biosynthèse
des nucléotides pyrimidiques (Fiche 76), inhibe cette réaction, mais se révèle sans action
sur aucune des enzymes catalysant les étapes intermédiaires. La CTP exerce donc une
rétro-inhibition sur la première étape de sa propre biosynthèse. L’uridine triphosphate
(UTP), avant-dernier produit de la voie, renforce l’inhibition exercée par la CTP.
Au contraire de la CTP, l’adénosine triphosphate (ATP) active l’ATCase. Comme la synthèse des ARN nécessite la présence des quatre nucléosides triphosphate (Fiche 78), les
nucléosides triphosphate puriques (ATP et GTP - guanosine triphosphate) et pyrimidiques (UTP et CTP), cette activation répond à une logique similaire : un excès d’ATP
signifie que la synthèse d’ARN nécessite une synthèse accrue de CTP.
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