Les protéine kinases (PK) sont des enzymes spécifiques du groupe des transférases catalysant les réactions de phosphorylation par l'ajout d'un groupe phosphate à des protéines à partir de l'ATP.
Une des classifications des PK est tributaire de l'acide aminé phosphorylé ( classifications utilisées) et comprend :
1. Les histidine kinases (HK), retrouvées principalement chez les Procaryotes, mais aussi chez les Eucaryotes, i.e. levures, champignons et plantes, n'ont pas été décrits chez les animaux ( histidine kinase 2012).
C'est pourquoi, nous n'en donnerons que les caractéristiques principales sans les développer.
2. Les HK, comme les RTK (Rreceptor tyrosine kinases), sont des récepteurs cellulaires qui ont un rôle de transducteur de signal à travers la membrane plasmique et forment, le plus souvent, des homodimères avec des activités :
Histidine kinase eucaryote
(Figure : vetopsy.fr d'après Casino et coll)
d'autokinase, i.e. autophosphorylation,
de phosphotransférase, i.e. transfert de phosphate,
1. Le domaine extracellulaire se lie avec de nombreux capteurs, molécules de type hormone ou facteur de croissance.
2. Le domaine transmembranaire est formé de deux hélices (TM) qui traversent la membrane.
Structure cristalline du complexe HK853CP-RR468
(Figure : vetopsy.fr d'après Casino et coll)
3. Le domaine intracytosolique comprend plusieurs domaines.
Le domaine HAMP (Histidine kinases, Adenylyl cyclases, Methyl-accepting chemotaxis proteins, Phosphatases), relie TM2 avec le reste du domaine intracytosolique.
Le domaine DHp (Dimerization and Histidine phosphorylation) suit le domaine HAMP et comprend :
une boîte H, contenant l'histidine phosphorylable et les résidus environnants,
Remarque : la combinaison de DHp et de CA est parfois appelée domaine kinase.
Le domaine récepteur RR apparenté (Response Regulator) C-terminal (REC) comprend un résidu d'aspartate phosphorylable dans la plupart des HK eucaryotes, contrairement à celles des procaryotes.
1. La HK transfère un groupe phosphate de l'ATP à un résidu histidine dans la kinase (autophosphorylation).
Deux systèmes du mécanisme à deux composants
(Figure : vetopsy.fr d'après Sharan et coll)
2. Puis, ce groupe phosphate est transféré vers un résidu aspartate d'un domaine récepteur, appelé RR apparenté (Response Regulator), qui peut se trouver sur une protéine différente, ou parfois sur la kinase elle-même.
3. Le changement allostérique qui s'ensuit active le domaine effecteur du RR, qui à son tour produit la réponse cellulaire du signal, généralement en stimulant (ou en réprimant) l'expression des gènes cibles.
Régulation du signal
Les histidine kinases sont régulées par plusieurs mécanismes.
1. Le plus souvent, les histidine kinases fonctionnent aussi comme des phosphatases, catalysant l'élimination du phosphate des résidus d'aspartate du RR, i.e. le signal du RR traduit l'équilibre entre l'activité kinase et phosphatase.
2. De nombreux RR peuvent aussi s'autodéphosphoryler