Réseaux géniques et métaboliques : vers des modèles intégrés

1. Réseaux géniques et métaboliques :vers des modèles intégrés La chaîne de biosynthèse de la thréonine et sa régulation chez Escherichia coli Réunion du groupe de travail« Analyse dynamique de réseaux de régulation biologiques » Grenoble, 6-7 mai 2004

2. Et la thréonine dans tout ça ? régulation de la synthèse de la thréonine en fonction des besoins des cellules en protéines Les acides aminés : des briques de base pour la synthèse des protéines • Les protéines sont des chaînes d’acides aminés • Tous les organismes vivants utilisent le même jeu de 20 acides aminés pour synthétiser leurs protéines • Les protéines diffèrent par le nombre d’acides aminés qu’elles renferment et l’ordre dans lequel ceux-ci sont assemblés • Pour l’homme, c’est un acide aminé essentiel (nous ne sommes pas capables de le synthétiser, nous le puisons dans notre alimentation) • Les bactéries sont capables de synthétiser cet acide aminé

3. lys Inhibition coopérative non compétitive NH3+ O _ = _ _ _ C CH2 CH COO- _ aspartate -O AKIII AKI/HDHI NH3+ O _ = _ _ _ Inhibition coopérative compétitive C CH2 CH COO- _ _ aspartyl-phosphate O asp ASD Km ↑ thr NH3+ O _ = _ _ _ C CH2 CH COO- _ H aspartate semi-aldéhyde AKI/HDHI Inhibition coopérative non compétitive NH3+ Inhibition compétitive _ _ _ _ CH2 CH2 CH COO- AKI _ homosérine OH HK P P NH3+ Inhibition compétitive kcat ↓ asa _ _ _ _ _ _ O thr CH2 CH2 CH COO- homosérine phosphate HDHI TS NH3+ _ _ _ _ CH3 CH CH COO- Inhibition non compétitive _ thréonine OH hs La biosynthèse de la thréonine et sa régulation(principaux éléments) asp ATP ADP asp-P NADPH NADP+ P asa NADPH NADP hs ATP ADP hs-P H2O P thr

4. lys Inhibition coopérative non compétitive NH3+ O _ = _ _ _ C CH2 CH COO- _ aspartate -O AKIII AKI/HDHI lysC NH3+ P O _ = _ _ _ Inhibition coopérative compétitive C CH2 CH COO- _ _ aspartyl-phosphate O ASD NH3+ O _ = _ _ _ asd P C CH2 CH COO- _ H aspartate semi-aldéhyde AKI/HDHI Inhibition coopérative non compétitive NH3+ _ _ _ _ CH2 CH2 CH COO- _ homosérine OH HK thrL (thrO) thrC thrB thrA P P P NH3+ Inhibition compétitive _ _ _ _ _ _ O CH2 CH2 CH COO- homosérine phosphate TS NH3+ _ _ _ _ CH3 CH CH COO- _ thréonine OH ARNtthr La biosynthèse de la thréonine et sa régulation(principaux éléments) asp ATP ADP asp-P NADPH NADP+ P asa NADPH NADP hs ATP P ADP hs-P H2O P thr

5. Thr Cas d’un excès de thréonine : Cas d’un manque de thréonine : ARNtThr sens de la transcription / traduction sens de la transcription / traduction ThrL (ThrO) ARN polymérase ARN polymérase Fragment de ThrL (ThrO) thrL (thrO) thrL (thrO) thrABC thrABC Traduction normale Formation d’une structure secondaire (l’anti-terminateur) dans l’ARNm Formation d’une structure secondaire (le terminateur) dans l’ARNm Ribosome bloqué sur un codon Thr Transcription de l’opéron Arrêt de la transcription La biosynthèse de la thréonine et sa régulation(principaux éléments) Atténuation de la transcription ARNtThr

6. Objectifs Le but n’est pas de parvenir à un résultat, mais de mener une réflexion : • Comment représenter la régulation de la biosynthèse de la thréonine dans un formalisme donné, en tenant compte des régulations métaboliques et génétiques ? Quels sont les problèmes rencontrés suivant les formalismes? Leurs solutions ? Quels types de prédictions peut-on faire ? Comment combiner plusieurs formalismes ?

7. Sous-groupes • Modèles logiques et réseaux de Pétri • (salle D207) • Equa difs non linéaires • (salle D210) Denis Thieffry (modérateur) Claudine Chaouiya Michel Leborgne Ovidiu Radulescu Eva Laget Jean-Pierre Mazat (modérateur) Ricardo Lima Aïtor González Elizabeth Pécou Tewfik Sari • Equa difs linéaires par morceaux (salle D216) • Contrôle métabolique • (salle C207) Christine Reder (modérateur) Antony Le Béchec Anne Siegel Arnaud Meyronenc Grégory Batt (modérateur) Sabine Pérès Jacques-Alexandre Sépulchre Bastien Fernadez • Flux balance analysis • (salle C208) • Reconstruction de voies métaboliques • (amphi F107) Julien Gagneur (modérateur) Eric Fanchon Gilles Curien Vincent Schächter Jean-Luc Gouzé Jean-Philippe Vert (modérateur) Nicolas Turenne Athel Cornish-Bowden Maria Luz Cardenas