Kinases
Vue d'ensemble

• des protéines,
• des lipides,
• des glucides,
• d'autres kinases.

Les phosphatases, au contraire, déphosphorylent le substrat en lui retirant son groupe phosphate.

Chez l'homme, on compte 260 phosphatases environ, pour près de 600 kinases et plusieurs cycles peuvent intervenir pour arriver au résultat final.

Vue d'ensemble
des kinases

1. Les kinases font partie de la grande famille des phosphotransférases (EC 2.7), i.e. qui transfèrent un groupe phosphate d'une molécule à haute énergie, comme l'ATP par exemple, sur un accepteur.

Les kinases sont nécessaires pour stabiliser cette réaction car l'hydrolyse de la liaison phosphoanhydridique terminale de l'ATP est un processus hautement exergonique.

Les kinases orientent correctement le substrat et le groupe phosphoryle au sein du site actif, ce qui a comme conséquence d'accélérer la vitesse de la réaction.

• D'une part, elles utilisent des résidus d'acides aminés chargés positivement, qui stabilisent électrostatiquement l'état de transition en interagissant avec les groupes phosphate chargés négativement ( domaine protéine kinase).

• 

  D'autre part, certaines kinases utilisent des cofacteurs métalliques liés dans leurs sites actifs pour coordonner les groupes phosphate.

2. Les kinases spécifiques sont souvent nommées d'après leurs substrats, i.e. phosphatidylinositol kinases (PI kinases), créatine kinase… Par contre, les protéines kinases ont souvent plusieurs substrats.

Classification
des kinases

Les kinases sont classées généralement en quatre grands groupes selon leur substrat.

Protéine kinases

1. Les protéines kinases sont de loin les plus nombreuses et sont classées d'après l'acide aminé ou les acides aminés qu'elles phosphorylent. On trouve (The Protein Kinase Complement of the Human Genome 2002) :

• des tyrosine kinases (EC 2.7.10.1 et 2.7.10.2), correspondant respectivement aux RTK (Receptor Tyrosine Kinases) et au nRTK (non-Receptor Tyrosine Kinases).
• des sérine/thréonine kinases (EC 2.7.11.1),
• des dual-specific kinases ou DSK (EC 2.7.12.1), qui sont à la fois des tyrosine kinase et des sérine/thréonine kinase.
• des histidine kinases, trouvées principalement chez les procaryotes, mais aussi chez les eucaryotes.

2. Dans les protéines kinases, on trouve des kinases spécialisées.

• Les kinases dépendantes des cyclines (CDK ou cyclin-dependent kinases) jouent un rôle majeur dans la régulation du cycle cellulaire (reproduction cellulaire).

• Les MAPK (Mitogen Activated Protein Kinases), famille de sérine/thréonine kinases, répondent à une variété de signaux de croissance extracellulaire.

Lipide kinases

Les lipides kinases phosphorylent aussi bien les lipides cellulaires que ceux de la membrane plasmique et des membranes des organites.

1. Les phosphatidylinositol kinases (PI kinases) jouent un rôle majeur dans :

• la signalisation,
• l'endocytose et le trafic membranaire.

2. Les sphingosine kinases (SK ou SPHK), EC 2.7.1.91, catalyse la conversion de la sphingosine, à la base de la structure des sphingolipides, une des deux grandes familles de phospholipides, en sphingosine-1-phosphate (S1P), un sphingolipide de signalisation lipidique.

Glucide kinases

1. Les glucides kinases jouent un rôle important dans presque toutes les voies métaboliques.

• Les glucides fournissent une grande partie des besoins caloriques quotidiens des mammifères.
• Par la glycolyse, les glucides sont transformés en monosaccharides pour entrer dans le métabolisme et fournir de l'énergie.

2. Deux kinases sont particulièrement répandues :

L'hexokinase (EC 2.7.1.1) qui phosphoryle le glucose pour obtenir du glucose-6-phosphate ( phase préparatoire de la glycolyse : réaction 1).

$\ce{Glucose + ATP ->[Mg++] glucose-6-phosphate + ADP + H+}$

La phosphofructokinase (EC 2.7.1.1), qui phosphoryle le fructose-6-phosphate en fructose-1,6-bisphosphate (réaction 3).

$\ce{Fructose-6-phosphate} + ATP$ $\longrightarrow$ $\ce{fructose-1,6-biphosphate + ADP}$

Nucléotide kinases

Des kinases agissent sur les nucléotides (ADN et ARN) lors de leur biosynthèse.

1. La nucléoside-phosphate kinase ou NMPK (EC 2.7.4.4) catalyse le transfert du premier groupe phosphate :

$\ce{Nucléoside phosphate + ATP}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{nucléoside diphosphate + ADP}$

2. La nucléoside-diphosphate kinase ou NDPK (EC 2.7.4.6) catalyse le deuxième transfert d'un groupe phosphate que ce soit pour les nucléotides puriques ou pyrimidiques, qu'ils soient ribosiques ou

désoxyribosiques :

$\ce{Nucléoside diphosphate + ATP}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{nucléoside triphosphate + ADP}$

Autres kinases

D'autres kinases agissent sur de petites molécules comme :

• la créatine kinase,
• le phosphoglycérate kinase,
• la riboflavine kinase…

Protéine kinases