Fonction des protéines

Une idée commune est que chaque protéine ne remplit généralement qu'une seule fonction. Or toute fonction d'une protéine requiert au minimum une liaison avec un substrat, il y a par conséquent une fonction de reconnaissance, puis de cette liaison découle un ou plusieurs événements, qui peuvent avoir des effets à différentes échelles dans l'organisme. La notion de fonction d'une protéine est un concept particulièrement flou. C'est pourquoi on tend de plus en plus à essayer d'avoir une vision hiérachique de la fonction des protéines en décomposant la fonction suivant les niveaux de description suivants :

1. macroscopique
2. cellulaire
3. moléculaire

D'une manière particulièrement générale, ces fonctions peuvent être réparties dans six grands groupes.

Il existe quatre niveaux de structure chez les protéines.
Une protéine est une chaîne d'acides aminés.

Catalyse

Certaines protéines sont des catalyseurs de réactions chimiques : elles autorisent des réactions chimiques de se dérouler rapidement dans les conditions de température et de pression conformes à la vie. Ces protéines sont alors nommées enzymes. A titre d'exemple, la dégradation du glucose en vue d'extraire l'énergie contenue dans cette molécule, se fait par l'action combinée d'une dizaine d'enzymes dans une voie métabolique nommée glycolyse. Un morceau de sucre laissé sur une table a une probabilité illimitétésimale de se décomposer en gaz carbonique et eau, on peut accélérer cette réaction en chauffant fortement le sucre. Soumis à l'action des enzymes glycolytiques, cette réaction ne prend que quelques secondes à 37°C ainsi qu'à une pression de 1 atmosphère.

Les maladie métabolique surviennent quand l'une des enzymes d'une voie métabolique est mutée et possède une fonctionnalité différente de la normale.

Structure cellulaire

La forme des cellules et des tissus mais aussi leur résistance aux contraintes physiques est procurée par les protéines de structure, comme le collagène ou les protéines du cytosquelette.

Mobilité cellulaire

Les protéines contractiles composant le muscle, actine et myosine, sont à l'origine des mouvements cellulaires, mais aussi de la mitose. Les protéines sont aussi constitutives des flagelles de locomotion des spermatozoïdes et de certaines bactéries.

Communication cellulaire

La communication intercellulaire est d'une importance principale pour le développement et le fonctionnement coordonné de l'organisme. On retrouve des protéines ayant une fonction de Récepteur d'hormone. Dans le cas d'hormones hydrophiles (ne pouvant traverser la membrane cellulaire), le récepteur est une protéine membranaire intégrée dans la membrane et ayant un site de fixation du côté exterieur à la cellule, alors que sa partie intracellulaire sert à transmettre l'information convoyée par l'hormone. Dans le cas d'hormones lipophiles, par conséquent traversant librement la membrane, comme par exemple les œstrogènes, la protéine récepteur est cytosolique. La fixation induit un changement de conformation du récepteur (sa structure tridimensionnelle est modifée), lui donnant la possibilité alors de se fixer à sa cible effectrice, qui dans le cas de l'œstrogène est une séquence d'ADN.

Toute une série de protéines permettent de convoyer l'information depuis l'origine jusqu'à la cible finale. Ce sont les enzymes de signalisation cellulaire. L'un des mécanismes les plus fréquemment rencontré est la phosphorylation de cibles effectuées par un groupe de protéines nommé protéines kinases. La déphosphorylation, tout aussi importante, est le fait de phosphatases.

Dispositif immunitaire

Les immunoglobulines qui permettent de reconnaitre le soi du non-soi sont des protéines ; elles sont fréquemment nommés anticorps. On estime à plusieurs milliards le nombre d'immunoglobulines différentes, chacune synthétisée par une cellule différente (clone), nommée lymphocyte B. Au cours de la vaccination, un lymphocyte B reconnait l'antigène introduit et se multiplie par mitoses, multipliant ainsi le nombre de sites de fabrication de l'anticorps.

Transport

Plusieurs protéines possèdent une fonction de transport : l'hémoglobine pour le transport du dioxygène, la transferrine pour le transport du fer. Un autre type de transport est assuré par les canaux ioniques. Ils permettent le transport d'ions à travers la membrane cellulaire, qui leur est autrement imperméable. Ces canaux sont à l'origine des activités électriques mesurées dans le cerveau et assurent la contraction du muscle. Ils sont aussi à l'origine de la filtration du sang au niveau du rein et de la réabsorption des ions contenus dans l'urine primitive, qui est le sang dépourvu des éléments figurés (cellules). Un autre type de transport transmembranaire est assurée par les transporteurs, qui, au contraire des canaux ioniques, nécessitent un apport énergétique pour remplir leur fonction. Les transports d'électrons sont assurés par les enzymes de la respiration cellulaire et de la photosynthèse.

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