Changements dans les voies de transduction de signal

Causes des changements dans les voies de transduction des signaux

Alors, qu'est-ce qui provoque des changements dans les voies de transduction des signaux ? Dans cette section, nous aborderons trois causes principales : les conditions environnementales, les mutations et la présence de molécules inhibitrices ou activatrices.

Conditions environnementales

Lorsque les conditions environnementales telles que la température ou le pH sont modifiées au-delà de la plage de vie d'une cellule, les protéines et les enzymes des voies de transduction des signaux peuvent être dénaturées et perdre leur capacité à fonctionner correctement.

Ladénaturation désigne la modification de la structure moléculaire d'une protéine (Fig. 1). Il s'agit de rompre les liaisons faibles au sein d'une molécule de protéine qui donnent à la protéine sa structure hautement ordonnée. C'est pourquoi les cellules qui sont exposées à des conditions en dehors de leur plage d'habitabilité peuvent mourir.

Mutations

Les protéines et les enzymes qui participent à la transduction des signaux sont produites par la synthèse des protéines. La synthèse des protéines dépend de la séquence de nucléotides dans l'ADN, de sorte que toute mutation dans l'ADN aura finalement un impact sur la protéine pour laquelle les gènes mutés codent.

Comme il y a beaucoup de protéines dans une seule voie de transduction des signaux, le risque de perturbation de la voie est élevé. Cependant, toutes les protéines ne perturbent pas le système de la même manière.

Par exemple, si le gène qui code pour la protéine du récepteur est modifié, toute la voie de transduction du signal sera perturbée. En revanche, si une enzyme située à l'extrémité de la cascade de signaux est modifiée, l'impact sur l'ensemble de la voie peut être moindre, car cette enzyme n'est qu'une enzyme parmi des centaines ou des milliers d'autres qui répondent au signal d'origine.

Inhibiteurs et molécules activatrices

Une voie de transduction du signal peut être altérée par une variété d'inhibiteurs et d'activateurs, y compris des substances comme les pesticides et certains médicaments.

Il existe de nombreux types d'inhibiteurs qui ont le pouvoir de modifier le rôle d'une enzyme dans une voie de transduction de signal, notamment :

• Les inhibiteurscompétitifs bloquent physiquement le site actif, empêchant le substrat d'y pénétrer.

• Les inhibiteursnon compéti tifs se lient à un site différent de l'enzyme mais entravent également la catalyse de la réaction.

• Les inhibiteursnon compétitifs se lient au complexe enzyme-substrat, empêchant ainsi la catalyse.

D'autre part, les activateurs sont des molécules qui se lient de manière réversible ou irréversible aux protéines réceptrices . Les activateurs ont la capacité d'activer des voies qui n'auraient pas été activées autrement. De nombreux pesticides, par exemple, sont de puissants activateurs des voies de transduction du signal dans les neurones, ce qui entraîne une hyperactivité dans le cerveau des insectes et, finalement, leur mort.

Modifications des voies de signalisation de l'insuline

L'hormone insuline est produite par les cellules bêta du pancréas. Lorsque les cellules pancréatiques détectent des niveaux élevés de glucose dans le sang, l'insuline est libérée. Les molécules d'insuline se déplacent dans la circulation sanguine jusqu'à ce que chacune d'entre elles atteigne un récepteur de la protéine tyrosine kinase sur ses cellules cibles.

La liaison de l'insuline avec le récepteur tyrosine kinase entraîne la dimérisation des protéines RTK, ce qui provoque ensuite la phosphorylation de leurs domaines intracellulaires. Ensuite, une cascade de phosphorylation est initiée, activant une série de réactions dans toute la cellule, y compris la liaison d'une vésicule contenant des importateurs de glucose avec la membrane cellulaire, qui importe alors le glucose de la circulation sanguine.

Que se passe-t-il en cas de modification de cette voie de signalisation ? Disons qu'il y a une mutation dans le gène impliqué dans la production d'insuline, qui modifie sa forme ou sa chimie et altère ainsi sa capacité à se lier au récepteur. Si cela se produit, toute la voie de transduction du signal peut être perturbée. Cette maladie génétique est à l'origine du diabète néonatal.

De même, les gènes qui codent pour les récepteurs de l'insuline peuvent être hérités de mutations potentiellement dangereuses, ce qui entraîne le syndrome de Donohue qui conduit au lutinisme, qui se manifeste chez l'individu atteint par une petite taille, des yeux globuleux, des narines retroussées et des lèvres épaisses. Ces mutations sont extrêmement nocives car elles se produisent au début de la voie de transduction du signal, ce qui entraîne une rupture totale de l'ensemble de la voie.