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Voie N-end rule : règle N-terminale

Sommaire
  1. Biologie cellulaire et moléculaire
    1. Cellules procaryotes et eucaryotes
    2. Structure générale d'une cellule eucaryote
  2. Constituants de la cellule
  3. Matrice extracellulaire
  4. Reproduction cellulaire
  5. Biochimie
    1. Composition de la matière vivante
      1. Composés organiques
        1. Protides
          1. Acides aminés
          2. Protéines
            1. Structure des protéines
            2. Domaines des protéines
            3. Modifications post-traductionnelles
              1. Addition d'un groupe fonctionnel
                1. Addition par une enzyme
                  1. Groupes hydrophobes pour la localisation membranaire
                    1. Isoprénylation (prénylation)
                    2. Palmitoylation
                    3. Glypiation
                  2. Cofacteurs pour améliorer l'activité enzymatique
                  3. Groupes chimiques
                2. Addition non-enzymatique
              2. Autres protéines ou peptides
                1. Système ubiquitine-protéasome (UPS)
                  1. Ubiquitination
                    1. Ubiquitine
                    2. E3 ubiquitine ligases
                      1. Famile HECT
                      2. Famile RING
                      3. Famille RBR
                    3. Mécanismes de l'ubiquitination
                      1. E1 (ubiquitin-activating enzyme)
                      2. E2 (ubiquitin-conjugating enzyme)
                      3. Variantes du mécanisme général
                      4. Mono et polyubiquitination
                    4. Rôles de l'biquitination
                      1. Dégradation de la protéine ubiquitinée
                      2. Autres rôles
                      3. Interactions protéine/protéine
                      4. Endocytose
                      5. Rôles dans le noyau
                    5. Désubiquitination
                      1. Désubiquinases (DUB)
                        1. Classification des DUB
                        2. Structure des DUB
                      2. Modes de déusbiquitination des DUB
                      3. Mécanismes de la désubiquitination
                        1. Protéases à cystéine
                        2. Métalloprotéases à zinc
                      4. Régulations des DUB
                      5. Fonctions des DUB
                    6. Voie N-end rule : règle N-terminale
                      1. Vue d'ensemble et définitions
                      2. Branches de la règle du N-terminal
                        1. Ac/règle N-terminale (Ac/N-end rule)
                        2. Arg/règle N-terminale (Arg/N-end rule)
                2. Système ubiquitine-like (UBL)
                  1. Membres des UBL
                    1. Protéines jouant différents rôles
                    2. Protéines jouant un rôle dans l'autophagie
                  2. Structure des UBL
                  3. Sumoylation
                    1. Protéines SUMO
                    2. Mécanismes de la sumoylation
                      1. SENP (sentrin- ou SUMO-specific proteases)
                      2. E1 et E2
                      3. E3 ligases éventuelles
                  4. Neddylation
              3. Modifications structurales
            4. Dégradation des protéines
        2. Acides nucléiques
        3. Glucides
        4. Lipides
        5. Vitamines
        6. Enzymes
        7. Coenzymes
        8. Hormones
      2. Composés inorganiques
        1. Eau
        2. Minéraux
        3. Oligoéléments
        4. Ions
  6. Transport membranaire
  7. Moteurs moléculaires
  8. Voies de signalisation

Bibliographie

définition

La voie de la règle du N-terminal (N-end rule) est un système protéolytique : la déstabilisation de certains résidus N-terminaux peut donner un signal pour la destruction de la protéine par le protéasome 26S.

Elle nécessite, en règle générale, une ubiquitination.

livre

Pour tout savoir sur la règle N-terminale : The N-end rule pathway and regulation by proteolysis 2011 et The N-End Rule Pathway 2012.

Vue d'ensemble et définitions

Le signal de dégradation N-terminal est appelé N-degron (The mammalian N-end rule pathway: new insights into its components and physiological roles 2007). Le principal déterminant d'un N-degron est un résidu soit modifié, soit non modifié.

Un pro-N-degron (précurseur d'un N-degron) est une séquence spécifique ou une conformation d'une chaîne de polypeptide qui peut être clivé ou modifié pour produire un résidu N-terminal déstabilisant. Pour cela, les résidus sont classés en :

Les N-recognines (N-recognin) sont des protéines qui reconnaissent les N-degrons.

Branches de la règle du N-terminal

Chez les Eucaryotes, la voie de la règle N-terminale se compose de deux branches.

Ac/règle N-terminale (Ac/N-end rule)

L'Ac/règle N-terminale (Ac/N-end rule), présente aussi chez les Procaryotes, cible les protéines contenant les résidus Nα-terminaux acétylés, qui sont des Ac N-degrons, comme :

  • la méthionine (M),
  • Ac/N-end rule
    Ac/N-end rule
    (Figure : vetopsy.fr)
    de petits résidus non chargés comme l'alanine (A), la Valine (V), la sérine (S), la thréonine (T) ou la cystéine (C).

Ces derniers résidus deviennent N-terminaux après l'enlèvement co-traductionnel de la Met par les Met-aminopeptidases (N-Terminal Acetylation of Cellular Proteins Creates Specific Degradation Signals 2010 et The N-End Rule Pathway 2012).

  • Ils peuvent alors être Nt-acétylés par des Nt-acétylases. Ce sont donc des Nds (secondaires) car ils doivent être acétylés pour être reconnus par la E3 ubiquitine ligases.
  • Il semble que cette Nt-acétylation soit irréversible, contrairement aux autres acétylations internes dans lesquelles des déacétylases peuvent inverser le processus.

Certains résidus sont rarement Nt-acétylés comme la glycine (G) ou la proline (P).

bien

Plus de 80% des protéines humaines sont Nt-acétylées.

Arg/règle N-terminale (Arg/N-end rule)

L'Arg/règle N-terminale (Arg/N-end rule) implique la reconnaissance par les N-recognines E3 ubiquitine ligases (Posttranslational Arginylation as a Global Biological Regulator 2011 et The Substrate Recognition Domains of the N-end Rule Pathway 2009).

  • Arg/N-end rule
    Arg/N-end rule
    (Figure : vetopsy.fr)
    l'arginylation N-terminale des substrats protéiques (acide aspartique, acide glutamique et cystéine oxydé) ;
  • résidus non-modifiés qui sont des Ndp (primaires) comme les précédents,
    • basiques dit de type 1 (arginine, lysine, histidine),
    • hydrophobes volumineux dit de type 2, non modifiés (leucine, isoleucine, phénylalanine, tryptophane et tyrosine).

Asp, Glu et Cys doivent d'abord être arginylés par la R-transférase (Arg-tRNA-protein transferase) comme ATE1 ou ATEL1 (The N-End Rule Pathway 2012) : ce sont donc des Nds (secondaires).

Asn et Gln doivent d'abord être convertis par une Nt-aminidase en Asp et Glu, et la cystine oxydée en présence de NO et d'oxygène, avant d'être arginylés comme précédemment: ce sont donc des Ndt (tertiaires).

Remarque : Chez les bactéries, la Leu/règle N-terminale implique la Nt-leucylation des substrats protéiques par des L-transférases spécifiques et aussi le ciblage des gros résidus N-terminaux hydrophobes par la ClpS N-recognine, protéine adaptatrice qui fournit les substrats bactériens à la protéase ClpAP dépendante de l'ATP (The ClpS-like N-domain is essential for the functioning of Ubr11, an N-recognin in Schizosaccharomyces pombe 2014). Cette règle N-terminale n'implique pas l'ubiquitination chez les Procaryotes.

Reconnaissance des N-degrons

Les N-degrons sont reconnus :

  • dans l'Ac/règle N-terminale (Ac/N-end rule) par la DOA10 E3 ubiquitine ligase,
  • dans l'Arg/règle N-terminale (Arg/N-end rule) par les UBR 1/2/4/5 qui contiennent des UBR-box pour les N-degrons de type 1 et les N-domaines pour les N-degrons de type 2.

Biologie cellulaire et moléculaireConstituants de la celluleBiochimieProtéinesAcides aminésStructure des protéinesDomaines des protéinesModifications post-traductionnellesUbiquitinationSumoylationGlucidesLipidesEnzymesHormonesTransport membranaireMoteurs moléculairesVoies de signalisation

Bibliographie
  • Marieb E. N. - Anatomie et physiologie humaines - De Boeck Université, Saint-Laurent, 1054 p., 1993
  • Maillet M. - Biologie cellulaire - Abrégés de Masson, 512 p, 2002
  • Lodish et coll - Biologie moléculaire de la cellule - De Boeck Supérieur, Saint-Laurent, 1207 p., 2014