Signalisation Bactérienne et Végétale

Lorsque les bactéries modifient leur comportement ou leur expression génétique en fonction de leur environnement.

Molécules qui déclenchent une réponse dans une cellule.

Molécules qui reçoivent les signaux et déclenchent une cascade de réactions.

Transfert du signal dans la cellule, souvent par phosphorylation.

L'activation ou la désactivation des gènes en réponse à un signal.

Le mécanisme de transfert du phosphate de l'histidine sur l'acide aspartique pour activer le régulateur de réponse (RR).

La propriété d'une Histidine Kinase (HK) à catalyser sa propre phosphorylation sur l'histidine.

Le domaine N-terminal du Régulateur de Réponse (RR), qui interagit avec l'Histidine Kinase (HK) et porte le site de phosphorylation sur un résidu d'aspartate.

Le domaine C-terminal du RR, assurant diverses fonctions comme la liaison à l'ADN, l'activité enzymatique ou la liaison à des protéines.

Le RR est présent sous forme de dimère avec deux sous-unités phosphorylées.

Dans certains cas, la phosphorylation du RR est indispensable à l'activation du récepteur et à l'expression des gènes.

Certains RR sont bifonctionnels, participant à la fois à la phosphorylation et à la déphosphorylation.

Une HK phosphoryle une histidine sur un RR, qui ensuite phosphoryle un autre RR, créant une cascade de signal.

La variation de température d'une cellule peut se produire par des modifications de la fluidité de la membrane.

La membrane plasmique, qui entoure la cellule, joue un rôle crucial dans la transmission des signaux depuis l'extérieur vers l'intérieur.

Le signal extra-cellulaire ou périplasmique est relayé par la membrane plasmique. La transmission se fait du N-terminale vers le C-terminale du récepteur, impliquant les hélices transmembranaires et des acides animés polaires.

Trois modèles expliquent comment les signaux se propagent à travers la membrane :

• Piston : une hélice glisse par rapport à l'autre, transmettant l'information au cytoplasme.
• Ciseau : une ouverture et fermeture.
• Rotation : un mouvement rotatif similaire aux engrenages.

La zone structurale entre la partie transmembranaire et cytoplasmique du récepteur est appelée connecteur. L'hélice 2 du détecteur se prolonge par un domaine cytoplasmique, souvent riche en acides aminés polaires, qui transmet le signal.

Certains domaines cytoplasmiques spécifiques, comme HAMP, sont impliqués dans la transmission du signal. HAMP est un domaine de 30 acides aminés, organisé en deux hélices enroulées, qui forme un dimère de quatre hélices alpha.

Les histidine kinases sont des enzymes qui phosphorylent des molécules d'histidine, un processus important dans la signalisation cellulaire. Elles sont composées de deux domaines : DHp et CA.

Le domaine DHp des histidine kinases contient le site catalytique qui catalyse trois réactions : l'auto-phosphorylation, la phosphorylation de l'histidine et le phosphotransfert vers le RR.

Un système de régulation bactérien composé de deux composants : un capteur (HK) qui réagit à un stimulus et un régulateur de réponse (RR) qui déclenche une réponse cellulaire.

Le régulateur de réponse lorsqu'il est phosphorylé. Il active l'expression de certains gènes et inhibe l'expression d'autres gènes.

Un système à deux composants bactérien plus complexe qui implique plusieurs protéines dans la transduction du signal.

Une protéine qui catalyse le transfert de phosphate sur le régulateur de réponse.

Lorsque plusieurs systèmes de régulation cellulaire interagissent pour coordonner la réponse à différents stimuli.

La régulation de l'activité du récepteur par des protéines auxiliaires.

Les systèmes de régulation bactériens peuvent être situés à différents endroits dans la cellule et répondre à différents stimuli.

Les bactéries, malgré leur unicellularité, possèdent des systèmes de régulation complexes.

Famille de protéines transmembranaires impliquées dans la transduction du signal. Leur domaine CA (cytosolique) est responsable de la liaison et de l'hydrolyse de l'ATP, tandis que leur domaine Dhp (transmembranaire) sert à détecter les signaux extracellulaires.

Domaine présent dans les HTPases_c qui lie l'ATP, une molécule énergétique. Ce domaine catalyse le transfert du groupement gamma-phosphate de l'ATP à l'histidine, une étape cruciale de l'autophosphorylation.

Transfert du groupement gamma-phosphate de l'ATP à un résidu d'histidine. Cette étape est la première réaction de l'autophosphorylation, qui active les protéines HTPases_c.

L'autophosphorylation de l'histidine kinase est activée par la liaison d'un signal extracellulaire au domaine Dhp, qui se propage au domaine CA via une boucle flexible. Cette boucle assure une communication entre les domaines pour activer l'autophosphorylation.

Le domaine CA est composé de deux hélices antiparallèles qui s'associent pour former un homodimère. Cette structure est essentielle pour l'activité kinase de la protéine.

Le résidu d'histidine, situé sur l'hélice 1 du domaine CA, est le site d'autophosphorylation. La liaison d'un ligand au domaine Dhp induit un changement conformationnel qui permet à l'histidine de recevoir le groupement gamma-phosphate de l'ATP.

L'autophosphorylation de l'histidine kinase est une étape cruciale de l'activation de la protéine. Le transfert du groupement gamma-phosphate de l'ATP vers l'histidine provoque un changement conformationnel qui permet à la protéine d'activer ses fonctions.

La liaison d'un signal extracellulaire au domaine Dhp modifie la conformation du domaine CA. Cela entraîne la rupture de contacts entre certains acides aminés des deux domaines et le rapprochement du domaine CA avec l'histidine, favorisant ainsi l'autophosphorylation.

Un système de transduction du signal qui ne nécessite pas de phosphorylation. Il se caractérise par la libération d'un facteur sigma qui active la transcription de gènes spécifiques.

Un système de transduction du signal utilisé par les bactéries pour réguler l'expression des gènes. Il est activé par la libération du facteur sigma, qui se produit lorsqu'un signal déclenche un changement de conformation du récepteur anti-sigma.

Une kinase qui phosphoryle des résidus de tyrosine. Elle diffère des tyrosine-kinases eucaryotes, ce qui explique pourquoi elle est nommée BY-K.

La modification covalente d'un acide aminé par l'ajout d'un groupe phosphate. C'est un mécanisme de régulation important dans les trois domaines du vivant.

Une enzyme qui catalyse l'ajout d'un groupe phosphate à une molécule. Le plus souvent, les kinases agissent sur des protéines en ajoutant un groupe phosphate à des résidus spécifiques.