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Chapitre 4Les Protéines :
définitions et StructuresProfesseur Michel SEVE
Année universitaire 2011/2012Université Joseph Fourier de Grenoble - Tous droits réservés.
UE1: Biomolécules (1) : Acides aminés et protéines
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Les protéines: définitions (1)
1. Les protéines sont des biopolymères appelés polypeptidesd'acides aminés de la série L.
2. Les acides aminés dans les protéines sont reliés entre eux parune liaison peptidique.
3. Seuls les acides aminés de la série L sont utilisés pour produiredes protéines. Il existe quelques rares exceptions dans desprotéines de la paroi bactérienne qui contiennent certains acidesaminés de la série D.
4. Le processus biologique qui permet l'obtention d'une protéine àpartir d'acides aminés est appelé traduction.
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Les protéines: définitions (2)
5. L'ordre de la séquence des acides aminés distingue une protéine d'uneautre. La séquence en acides aminés détermine la formetridimensionnelle de la protéine. Une modification de la séquence enacides aminés dans une protéine change sa structure tridimensionnelle.
6. La différence entre un polypeptide et une protéine est que le termepolypeptide réfère uniquement à l'enchaînement d'acide aminés alorsque le terme protéine s'applique à une chaîne d'acides aminés aprèsson repliement correct et dans certain cas sa modification. Lesprotéines peuvent être constituées de plusieurs chaînes polypeptidiques.
7. Les Protéines ont de nombreux rôles dans la cellule: catalyse deréactions, intégrité structural, transport de molécules, mouvement,fixation de molécules, ...
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Les protéines: définitions (3)
• Oligopeptides :– Dipeptides 2 acides aminés– Tripeptides 3 acides aminés– Decapeptides 10 acides aminés– Généralement non codés par un gène– Synthèse enzymatique
• Polypeptides ou protéines:– Holoprotéines– Hétéroprotéines
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Structure primaire des peptides et protéines
Liaisons peptidiques
Extrémité N-terminaleOu Nt de la protéine
Extrémité C-terminaleOu Ct de la protéine
• C’est la séquence en acides aminés• Déterminée par les gènes• Elle commence du coté N-terminale
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Exemple de structure primaire
Alignement des séquences primaires de l’insuline de différentes espèces
Source: UniGe
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Séquençage
Méthode d’Edman
Phénylthiohydantoïne-aminoacideIdentifié en chromatographie
2éme PTH-AANouvelle réaction
3éme PTH-AA
…
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Séquenceur automatique
8
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Structure tridimensionnelle des protéines
• Structure secondaire• Structure tertiaire• Structure quaternaire
1
2
3
4
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Structure secondaire• Repliement local de la chaîne d’acides aminés d'une protéine• Seules certaines conformations des angles et sont possibles et
déterminent les motifs structuraux• Stabilisation par des liaisons hydrogènes entre les groupements amide (-NH)
et carbonyle (-CO) du squelette peptidique• 2 structures secondaires principales:
• les hélices• les feuillets
Graphique de Ramachandran (1922-2001)Angle
Angle
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1. L’hélice alpha
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Exemple de protéines riches en hélices alpha
MyoglobineLeucine Zipper
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Autres hélices
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2. Brins bêta et le feuillet bêta
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Feuillets bêta parallèles et antiparallèles
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Exemple de protéines riches en feuillets bêta
Chaperone PapD-PapK
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variétés des feuillets bêta
Le tonneau (-Barrel)
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Structure tertiaire
• Repliement de la chaîne polypeptidique dans l'espace.• liée à sa fonction• La perte de la structure tertiaire par des agents dénaturants: perte
de la fonction
IIaire
IIIaire
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Bases moléculaires de la structure tertiaire
hydrogéne Dipole induit ionique
hydrophobe
hydrogène
covalente
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Les liaisons hydrogènes
Substances supprimant les liaisons hydrogènes:
- Guanidine- Urée- Uréthane
Entre 2 liaisons peptidiques
Entre une liaison peptidique et une chaine
latérale
Entre 2 chaines latérales
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Effet des molécules d’eau
Elastase
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Liaison hydrophobe
• Non-liaison• Répulsion des molécules d’eau• Terme préférable: Liaison d’interaction hydrophobe• 20 fois plus faible qu’une liaison covalente
Exemple de poche hydrophobe avec 3 PhénylalaninesSource PNAS
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Liaisons ioniques
Attraction
Arg
Lys
His
+++
Glu
Asp
--
Répulsion
Arg
Glu
His
+-+
Lys
Asp
Lys
+-+
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Liaisons covalentes: Ponts disulfures
Ribonucléase
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Pontintra-chaine et inter-chaine
Exemple: Insuline
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Différents modes de représentation de la structure tertiaire
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Mise en forme = folding
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Des chaperonnes aident au repliement de certaines protéines
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Formation d’agrégats
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Structure quaternaire• Assemblage de 2 ou plusieurs chaines polypeptidiques• Monomère et multimère• Polypeptides identiques ou différents
Homo-multimèreHétéro-multimère
• Liaisons non covalentes, quelquefois ponts disulfures
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Exemples de structures quaternaires« L’hémoglobine »
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Exemples de structures quaternaires« Le collagène et l’élastine»
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Les domaines protéiques
• Les chaines polypeptidiques s'organisent en domaines• La séquence primaire ou tridimensionnelle de certains domaines
sont partagés par plusieurs protéines
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