Les protéines sont l’une des molécules organiques les plus abondantes dans les systèmes vivants et ont une gamme incroyablement diversifiée de fonctions. Les protéines sont utilisées pour:
- Construire des structures à l’intérieur de la cellule (comme le cytosquelette)
- Réguler la production d’autres protéines en contrôlant la synthèse des protéines
- Glisser le long du cytosquelette pour provoquer une contraction musculaire
- Transporter des molécules à travers la membrane cellulaire
- Accélérer les réactions chimiques (enzymes)
- Agir comme des toxines
Chaque cellule d’un système vivant peut contenir des milliers de protéines différentes, chacune ayant une fonction unique. Leurs structures, comme leurs fonctions, varient considérablement. Ce sont cependant tous des polymères d’acides aminés, disposés selon une séquence linéaire (Figure 1).
Les fonctions des protéines sont très diverses car elles sont composées de 20 acides aminés chimiquement distincts différents qui forment de longues chaînes, et les acides aminés peuvent être dans n’importe quel ordre. La fonction de la protéine dépend de sa forme. La forme d’une protéine est déterminée par l’ordre des acides aminés. Les protéines sont souvent des centaines d’acides aminés de long et elles peuvent avoir des formes très complexes car il y a tellement d’ordres différents possibles pour les 20 acides aminés!
Contrairement à ce que vous pouvez croire, les protéines ne sont généralement pas utilisées comme source d’énergie par les cellules. Les protéines de votre alimentation sont décomposées en acides aminés individuels qui sont réassemblés par vos ribosomes en protéines dont vos cellules ont besoin. Les ribosomes ne produisent pas d’énergie.
L’information permettant de produire une protéine est codée dans l’ADN de la cellule. Lorsqu’une protéine est produite, une copie de l’ADN est faite (appelée ARNm) et cette copie est transportée vers un ribosome. Les ribosomes lisent les informations contenues dans l’ARNm et utilisent ces informations pour assembler des acides aminés en une protéine. Si la protéine doit être utilisée dans le cytoplasme de la cellule, le ribosome créant la protéine flottera librement dans le cytoplasme. Si la protéine va être ciblée sur le lysosome, devenir un composant de la membrane plasmique ou être sécrétée à l’extérieur de la cellule, la protéine sera synthétisée par un ribosome situé sur le réticulum endoplasmique rugueux (RER). Après avoir été synthétisée, la protéine sera transportée dans une vésicule du RER à la face cis du Golgi (le côté faisant face à l’intérieur de la cellule). Lorsque la protéine se déplace dans le Golgi, elle peut être modifiée. Une fois la protéine modifiée finale terminée, elle sort du Golgi dans une vésicule qui bourgeonne de la face trans. De là, la vésicule peut être ciblée sur un lysosome ou ciblée sur la membrane plasmique. Si la vésicule fusionne avec la membrane plasmique, la protéine fera partie de la membrane ou sera éjectée de la cellule.
Insuline
L’insuline est une hormone protéique fabriquée par des cellules spécifiques à l’intérieur du pancréas appelées cellules bêta. Lorsque les cellules bêta sentent que les niveaux de glucose (sucre) dans la circulation sanguine sont élevés, elles produisent des protéines d’insuline et les sécrètent à l’extérieur des cellules dans la circulation sanguine. L’insuline signale aux cellules d’absorber le sucre de la circulation sanguine. Les cellules ne peuvent pas absorber le sucre sans insuline. La protéine d’insuline est d’abord produite sous la forme d’une chaîne d’acides aminés non mûrs et inactifs (préproinsuline – Voir Figure 4). Il contient une séquence de signaux qui cible la protéine immature vers le réticulum endoplasmique rugueux, où elle se replie dans la forme correcte. La séquence de ciblage est ensuite coupée de la chaîne d’acides aminés pour former de la proinsuline. Cette protéine coupée et pliée est ensuite expédiée au Golgi à l’intérieur d’une vésicule. Dans le Golgi, plus d’acides aminés (chaîne C) sont coupés de la protéine pour produire l’insuline mature finale. L’insuline mature est stockée à l’intérieur de vésicules spéciales jusqu’à ce qu’un signal soit reçu pour qu’elle soit libérée dans la circulation sanguine.
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