METABOLISME DES PROTEINES

Métabolisme des protéines D Séguy Service de nutrition Schéma général du métabolisme protéique chez un adulte sain de 70 kg (tiré de « Enseignement de la Nutrition 3.

Beaufrère, Collège des enseignants de Nutrition) Généralités Structure des protéin 4/ or 12 Sni* to View Digestion et absorption des protéines Synthèse protéique Dégradation irréversible des AA Protéolyse Synthèse des AA non essentiels AA proches non contigus ( liaisons H) hélice a (kératine) & feuillets p Structure des protéines • Structure tertiaire Repliement dans I ‘espace de la structure secondaire Entre AA éloignés (liaisons hydrophobes, liaisons H ponts disulfures) – Organisation en domaines (la conformation confère une fonction) • Structure Quaternaire Liaison non covalente entre plusieurs protéines (hémoglobine, protéasome) – ndispensable au fonctionnement des prot complexes • Apport de 150 g/j par la veine porte – Alimentaire de protéines (10 à 15 % ration calorique) (l à 1. g,’kg de poids = 70 à 100 g/j) – Protéines sécrétés par le tube digestif (1/3 total) (enzy, mucus débris = 50 g/j) • Seule une fraction des AA absorbés passent dans la circulation générale extraction splanchnique) Digestion et absorption des rotéines 12 ‘ARNm mature épissage D) – L ‘essentiel du contrôle cellulaire de la E prot est transcriptionnel – Régulation fine par les facteurs de transcription (complexes protéiques) * Doigts à zinc ‘k Fermeture éclaire à leucine – Donc ARNm témoins de la prot (Northern blot, RT-PCR) • Traduction (ARNm Conditions nécessaires prot) Eléments nécessaires (cytosol) * AA ‘k ARNm à traduire * ARN de transfert (ARNt) ‘k Enzymes et facteurs de transduction * Ribosomes (complexes constitués de prot et d ‘ARNr, 40S et 60S) * Energie +++ – Dans le cytosol Sur ribosomes libres Sur ribosomes liés (REG) 19 Fixation sur le codon initiateur de Met-ARNt au sein de la petite sous-unité 405 * Facteurs spécifiques d ‘initiation (elF2) Enzymes (peptides transférases) * Beaucoup d’ E (GTP et ATP) Fixation de la 60S à la 40S pour former un ribosome complet • Elongation Principe – 2 sites de fixation voisins sur chaque ribosome – A la fin de ‘initiation ARNtMet est sur le site « peptidique » – Le 2ème AA se fixe sur le site « acide aminé » – Liaison peptidique entre les 2 premiers AA (peptidyl transférase) – Le 1er ARNt délivré de Met peut alors se détacher Le ribosome avance d ‘un codon translocation ») Contrôle par facteurs d’élongation et de translocation – Plusieurs ribosomes pour traduction d’un ARNm (polyribisomes) Modifications post-traductionnelles & adressage – Multiples phénomènes p nels (maturation) Amoniogénèse • Destinée des radicaux carbonés des AA • AA précurseurs de composés actifs • Desamination – Oxydation de la plupart des AA = transfert du grpt a-aminé sur a kéto-glutarate AA-NH 2 a -cétoglutarate cétoacide + glutamate Le groupe aminé porté par le glutamate peut être redistribué vers d’autres AA ?? Elimination de I ‘azote Cycle de l’urée – Le glutamate est converti en glutamine (glutamine synthétase) – Idem pour I ‘Ala – Dans le foie : Gln Glu + NH3 (glutaminase) cycle de l’urée (besoin E) – Permet ‘élimination de l’excès d’ammoniac (urée a 2 atomes N par molécule) – Pas de fonction métabolique de ‘urée – La voie préférentielle délimination de l’azote en excès Métabolisme hépatique de la lutamine d ‘après D.

Haüssinger (tiré du « Traité de Nutriti , Maloine) dégradation d ‘un AA branché es AA ou leurs radicaux carbonés peuvent être précurseurs de omposés actifs Phe et Tyr et hormones thyroïdiennes et des catécholamines His est un précurseur de fhistamine Glu précurseur du GABA (neurotransmetteur) ASP, Gly et Glu des précurseurs des bases puriques et pyrimidiques – Ces voies sont (quantitativement minimes mais rôle physiologique essentiel) « Catabolisme protéique » • Généralités • Systèmes protéolytiques (sys multiples & spécifiques) Voie lysosomale Voie calcum dépendante Voie ubiquitine-protéazome dépendante • Signaux responsables de la dé radation des protéines • Conclusion PAGF 19 dans foie et rein) 3. Microautophagie ‘k Invaglnation de corps multivésiculaire (origine endosomique) * Permet internalisation de prot ou d ‘agrégats de prot intracellulaires * Fusion avec lysosome quand nombre de vésicules suffisant – 4. Hétérophagie * Internalisation de protéines extracellulaires vésicules * Migration des hétérophagosomes vers la périphérie du noyau * Fusion avec lysosomes (hétérophagolysosomes) – Action des protéases lysosomales (cathepsines, carboxypeptidases… ) Dégradation lysosomiale d ‘après S. Carillo et al. Médecine/sciences 1995, 11 : 723-734) protéolyse ?? Systèmes protéolytiques Voie calcium dépendante 2 calpaines cytosoliques (activité fonction de la concentration en Ca) Spécialisées dans la dégradation des prot du cyto-squelette La calpastatine est un inhibiteur puissant de ces calpaines – Activité protéolytique fonction de l’équilibre calparnes /calpastatine -5 Voie ubiquitine-protéas PAGF 7 OF nte (ATP déP) en état catabolique Voie ubiquitine-protéasome dépendante (ATP dép) Protéasome 205 – Dégrade les conjugués ubiquitinés – 26S = 20S (protéo ytique) 19S (complexe régulateur) a7 20s = a7BB7PB7a 14 sous-unité différentes assemblées en 4 anneaux (cylindre creux) * Cylindre renferme au moins 5 activités peptidasiques * 2 anneaux centraux constitués de SU (protéolytique) * 2 anneaux externes constitués de SU a (pour liaison à 20S et 195) Complexe 19S et protéasome 26S – 19S : au moins 18 sous-unités différentes (ATPasiques et non ATPasiques) – Fournis E pour * Assemblage 20S+19S 9 peut être synthétisé par l’organisme et doit être apporté par l’alimentation • un AA peu devenir condltionnellement essentiel si – Immaturité des voies enzymatiques de synthèse Besoins en cet AA particulièrement élevés • La finalité des réactions de transamination est de redistribuer I ‘N ingéré de façon adéquate entre les différents AA nécessaires à la prot • Gln et Ala sont 2 AA non essentiels trés importants – Cycle alanine-glucose Gin est le plus abondant dans le plasma Essentiels Non Essentiels Histidine Leucine Isoleucine Valine Lysine Méthionine Phénylalanine Tryptophane Tréonine Alanine Glutamine Glutamate Aspartate altérent la spécificité (exercice muscu, stress, trauma, brûlure insuff rénale, régime limentaire en prot… ) Méthodes d’exploration in vivo • Méthodes conventionnelles 3 méthyl-histidine urinaire (3MH) Presque exclusivement contenue dans les prot fibrillaires – Eliminée dans les urines lors du catabolisme – Mais apport exogène (viande, poisson), intérêt limité – Coût élevé, pas en routine Bilan azoté — N ingéré – [N urinaire + N fécal + N cutané] – Image globale Occulte la cinétique du métabolisme protéique Dosage des concentrations circulantes d ‘AA Cathétérisme artério-veineux Dimension dynamique En pratique irréalisable