Les modifications post-traductionnelles (MPT) sont des changements chimiques covalents qui se produisent sur les protéines après qu’elles ont été synthétisées par le ribosome. Les MPT augmentent considérablement la diversité fonctionnelle du protéome en modifiant l’activité, la localisation, la stabilité et les interactions des protéines.

Types Courants de Modifications Post-traductionnelles

Phosphorylation

La phosphorylation est l’ajout d’un groupe phosphate aux résidus sérine, thréonine ou tyrosine par les protéines kinases. C’est l’une des MPT les plus courantes et importantes, agissant comme un interrupteur moléculaire qui régule l’activité enzymatique, la transduction du signal et les interactions protéine-protéine. Les phosphatases retirent les groupes phosphate, assurant la réversibilité.

Glycosylation

La glycosylation est la fixation de chaînes glucidiques aux protéines. Dans la glycosylation N-liée, les sucres sont attachés aux résidus asparagine. Dans la glycosylation O-liée, ils sont attachés à la sérine ou la thréonine. La glycosylation affecte le repliement des protéines, leur stabilité et la reconnaissance cellule-cellule. Elle est particulièrement importante pour les protéines membranaires et sécrétées.

Ubiquitination

L’ubiquitination est la fixation de l’ubiquitine — une petite protéine régulatrice — aux résidus lysine. Une chaîne de quatre ubiquitines ou plus cible la protéine pour la dégradation par le protéasome. La monoubiquitination peut modifier la localisation et l’activité des protéines. Cette modification est centrale pour le renouvellement des protéines et le contrôle qualité.

Acétylation

L’acétylation est l’ajout d’un groupe acétyle aux résidus lysine (sur les histones) ou à l’extrémité N-terminale des protéines. L’acétylation des histones détend la structure de la chromatine, favorisant l’expression génique. L’acétylation N-terminale affecte la stabilité et le ciblage des protéines.

Méthylation

La méthylation est l’ajout de groupes méthyle aux résidus lysine et arginine, le plus souvent sur les histones. Selon le résidu spécifique et le degré de méthylation, elle peut activer ou réprimer l’expression génique. La méthylation de l’arginine est également impliquée dans le traitement de l’ARN et la transduction du signal.

Formation de Ponts Disulfure

Les ponts disulfure se forment entre les résidus cystéine dans des environnements oxydants tels que le réticulum endoplasmique. Ces réticulations covalentes stabilisent la structure tertiaire et quaternaire des protéines, en particulier dans les protéines sécrétées et extracellulaires.

Autres Modifications

De nombreuses autres MPT existent, notamment la lipidation (fixation de groupes lipidiques pour l’ancrage membranaire), la SUMOylation (similaire à l’ubiquitination mais régule la fonction plutôt que la dégradation), la nitrosylation et l’hydroxylation. La spectrométrie de masse est l’outil principal pour identifier et caractériser les MPT.