Définition de la protéolyse
La protéolyse est l’hydrolyse des liaisons peptidiques qui maintiennent les protéines ensemble, ce qui entraîne la décomposition des protéines en leurs composants clés, les peptides et les acides aminés. La protéolyse peut être une méthode de régulation des processus cellulaires en réduisant la concentration d’une protéine, en transformant une protéine en une forme active, ou en fournissant les acides aminés nécessaires à la synthèse d’une autre protéine. La protéolyse est souvent effectuée par des protéases, des enzymes qui catalysent la dégradation des protéines. Elle peut également se produire à la suite de conditions cellulaires défavorables, comme une température extrême, l’acidité ou la salinité, qui perturbent les molécules des liaisons peptidiques et entraînent la rupture des liaisons.
Cette figure représente la décomposition d’une liaison peptidique en acides aminés constitutifs par hydrolyse de la liaison amide.
Cette figure représente l’hydrolyse d’une liaison peptidique par l’ajout d’eau.
Structure de la protéolyse
La protéolyse se produit lorsque les liaisons peptidiques qui maintiennent une protéine ensemble sont hydrolysées. Cela se produit souvent par catalyse par les protéases, des enzymes qui sont impliquées dans la dégradation des protéines. Les enzymes interagissent avec les protéines avec une spécificité de substrat basée sur la conformation des protéines et le résidu d’acide aminé auquel elles s’attachent. Les protéases fonctionnent de deux manières : elles peuvent rompre la liaison amide entre deux acides aminés au niveau de l’extrémité amino ou carboxy (exopeptidases), ou elles peuvent cliver la protéine au sein du substrat (endopeptidases). Les protéases peuvent être classées en six types, en fonction de la manière dont elles hydrolysent les protéines et du résidu impliqué : les protéases à aspartate, cystéine, glutamate, métallo, sérine et thréonine. Les différentes catégories hydrolysent la liaison amide soit par une réaction d’addition/élimination qui produit un intermédiaire, soit par hydrolyse directe de la liaison par une molécule d’eau polarisée. Les protéases, et donc la protéolyse, peuvent être inhibées par la liaison d’inhibiteurs aux sites actifs des protéases, ou par un confinement spatial les séparant de leurs substrats. Cette inhibition joue un rôle important dans la régulation des processus cellulaires.
Fonction de la protéolyse
La protéolyse joue un certain nombre de rôles importants mais divers dans l’organisme. Elle peut contrôler la fonction des protéines soit en produisant soit en éliminant des protéines. La protéolyse peut réguler la concentration d’une protéine en éliminant tout excès de protéine de telle sorte que sa fonction soit diminuée ou altérée. La protéolyse est souvent responsable de l’inactivation complète des protéines, ce qui peut entraîner une perturbation des interactions protéine-protéine et des cascades de signalisation, y compris l’apoptose. Par ailleurs, les protéases peuvent produire des protéines actives en apportant des modifications à petite échelle à une protéine non fonctionnelle ou à une proto-protéine, ou en modifiant son état physique ou son emplacement. Des exemples de ceci incluent la régulation de la coagulation du sang par l’élimination des caillots par la plasmine et la fibrinolyse, et l’activation de la protéase trypsine par la modification du zymogène pré-protéase.
La protéolyse agit également comme un processus de nettoyage cellulaire en éliminant les protéines endommagées ou inutiles. Les protéines endommagées comprennent celles qui ont été fracturées par un autre mécanisme ne laissant qu’un fragment de protéine et les protéines mal repliées qui sont fonctionnellement altérées. Les protéases vont recycler les acides aminés pour fabriquer de nouvelles protéines ou des protéines plus appropriées, ou pour déplacer les protéines vers une nouvelle région. Les protéines intactes et correctement repliées ne seront pas décomposées, agissant essentiellement comme une fonction de contrôle de la qualité cellulaire.
La protéolyse est un élément clé de la digestion des nutriments, décomposant toute protéine ingérée afin que les nutriments soient disponibles pour être absorbés par l’organisme. Dans ce processus, les protéines sont complètement décomposées en leurs acides aminés. La protéolyse est également une composante de la production alimentaire, les protéases décomposant les protéines du lait dans la production de fromage, et un faible pH entraînant la protéolyse de l’actine dans la fermentation des saucisses sèches.
Quiz
1. Comment la protéolyse décompose-t-elle une protéine ?
A. hydrolyse
B. déshydratation
C. combustion
D. acide-base
2. Quelle est une fonction importante de la protéolyse ?
A. l’organogenèse
B. la formation des cellules sanguines
C. l’élimination des toxines
D. la régulation des protéines
3. Qu’est-ce qui provoque la protéolyse ?
A. les enzymes
B. les hautes températures
C. l’acidité extrême
D. toutes ces réponses