7. La dégradation des protéines : protéolyse [biologie cellulaire]

Les protéases (ou peptidases ou enzymes protéolytiques) sont des enzymes qui brisent les liaisons peptidiques des protéines. On parle alors de coupure protéolytique ou de protéolyse. Ce processus implique l'utilisation d'une molécule d'eau ce qui les classe parmi les hydrolases. Plusieurs mécanismes d'action ont été décrits pour les protéases, ce qui permet de les regrouper en grandes familles mécanistiques, en fonction de la nature du ou des acides aminés du site actif impliqué dans la catalyse de réaction. On distingue ainsi :

Les protéases à sérine qui possèdent une triade catalytique caractéristique comprenant une sérine (d'où leur nom), une histidine et un aspartate. Exemples :

• la trypsine et la chymotrypsine du pancréas

• la thrombine qui clive le fibrinogène en fibrine lors de la coagulation sanguine.

• les sous-unités \(\beta\)2 et \(\beta\)5 du protéasome

• la cathepsine A

• la C3 convertase, enzyme impliqué dans l'activation du système du complément

• les subtilisines. Ce sont les pro-protéines convertases. Deux exemples : la furine, localisée dans l'appareil de Golgi (les substrats parmi d'autres : les MMPs, les sécrétases et l'hormone parathyroïdienne) et la pro-protéine convertase-1, localisée dans des vésicules de sécrétion (les substrats parmi d'autres l'insuline, le glucagon et la pro-opiomélanocortine (protéine précurseur coupée en neuropeptides)).

Les protéases à thiol (cystéine protéases) qui possèdent une cystéine dans leur site actif. Exemples :

• les caspases impliquées dans l'apoptose

• la sous-unité \(\beta\)1 du protéasome

• les cathepsines (B, C, F, H, K, L1, L2, O, S, W, Z) (enzymes lysosomales, cathepsine W exprimée dans le réticulum endoplasmique des lymphocytes cytotoxiques),

Les protéases acides (protéases aspartate) agissent à pH acide et possèdent un acide aspartique dans leur site actif. Exemples :

• les pepsines (sécrétées dans l'estomac sous forme du précurseur pepsinogène)

• les cathepsines (D, E) (enzymes lysosomales et sécrétées)

• les rénines (sécrétées par le foie, rôle dans l'hydrolyse de l'angiotensinogène)

• beta-sécrétase 1 (protéine membranaire, impliquée dans la maladie d'Alzheimer)

Les métalloprotéases matricielles (MMPs) possèdent un atome de zinc dans le site catalytique (coordonné par 3 résidus histidine). Par exemple, les protéases de la matrice extracellulaire telles que :

• les collagénases (substrat collagène)

• les gélatinases (substrat gélatine)

• la stromélysine (substrats laminine, fibronectine, protéoglycanes, collagène -type IV et IX)

• la matrilysine (substrats élastine, fibronectine, protéoglycanes)

• la macrophage-élastase (substrat élastine).

Les protéases à thréonine aussi connues comme les thréonine-asparaginases (Taspases), peu connue. Un exemple :

• Taspase1 est impliquée dans le développement de la « mixed lineage leukemia » (MLL)