STRUCTURE DES PROTEINES

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1 STRUCTURE DES PRTEIES

2 STRUCTURE DES PRTEIES!Les protéines sont formées à partir d un répertoire (alphabet) de 20 acides α-aminés naturels (configuration L) Chaine Latérale Amine primaire R 2 carbone α C Acide carboxylique! Les acides aminés peuvent avoir divers états d ionisation R C R R C- C- p=1 p=7 p=11

3 STRUCTURE DES PRTEIES!La nature des acides aminés varie uniquement en fonction de la chaine latérale R, les atomes de la chaine principale (, Cα, C, ) restant constants Chaine Latérale R 2 C Chaine principale!les amino acides reliés par une liaison peptidique, forment un polypeptide Peptide: < 30 aa (ex: PY); Protéine: <50 aa (ex: Récepteur) R 1 R 2 R Acide aminé A Acide aminé B Dipeptide AB R 2 Bout -terminal Bout C-terminalC

4 LES 20 ACIDES AMIES ATURELS I. Chaines aliphatiques 2 C R R om Codes Propriétés Glycine Gly G flexible C 3 Alanine Ala A hydrophobe Valine Val V hydrophobe Isoleucine Ile I hydrophobe Leucine Leu L hydrophobe C Proline Pro P cyclique, hydrophobe casse les helices-α ydrophobe Intérieur de la protéine

5 II. Chaines latérales aromatiques LES 20 ACIDES AMIES ATURELS R om Codes Propriétés C 2 Phénylalanine Phe F hydrophobe C 2 Tyrosine Tyr Y hydrophobe Liaisons (d/a) C 2 Tryptophane Trp W hydrophoboc Liaisons (d) + + interactions π π Interactions ydrophobes Liaisons hydrogènes Complexation

6 LES 20 ACIDES AMIES ATURELS III. Chaines latérales polaires R ame Codes Properties C 2 Sérine Ser S Liaisons (d/a) C(C 3 )-C 3 Thréonine Thr T Liaisons (d/a) C 2 S Cystéine Cys C ponts disulfure C 2 -C 2 -C 2 -S-C 3 Methionine Met M hydrophobe C 2 -C 2 Asparagine Asn Liaisons (d/a) C 2 -C 2 -C 2 Glutamine Gln Q Liaisons (d/a) R1 S S R2 Pont disulfure

7 LES 20 ACIDES AMIES ATURELS IV. Chaines latérales chargées R ame Codes Properties C 2 -C Acide aspartique Asp D Liaisons ioniques, Liaisons (a) C 2 -C 2 -C Acide glutamique Glu E Liaisons ioniques, Liaisons (a) C 2 -C 2 -C 2 -C Lysine Lys K Liaisons ioniques, Liaisons (d) C2-C2-C2-(2)= Arginine Met M Liaisons ioniques, Liaisons (d) istidine is Liaisons (d/a) ε δ + Protonations de l histidine Polaire Extérieur de la protéine II/8

8 STRUCTURES DE LA PRTEIE n distingue 4 types de structures de complexité croissante pour caractériser une protéine Méthode Clonage, Séquencage Dichroisme circulaire, RM, Diffraction RM, Diffraction RM, Diffraction Structure primaire secondaire tertiaire quaternaire

9 STRUCTURE PRIMAIRE Sequence de l enchainement des acides aminés -unique à chaque protéine -déterminée par le gène codant pour cette protéine AD AR Protéine transcription 3 bases ( 1 codon) 1 acide aminé Ex: Insuline bovine (Sanger, 1950) translation S S Gly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Ala-Ser-Val-Cys-Ser-Leu-Tyr-Gln-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-Asn Chaine A S S S S Phe-Val-Asn-Gln-is-Leu-Cys-Gly-Ser-is-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Tyr-Leu-Val-Cys-Gly-Gu-Arg-Gly-Phe-Phe-Tyr-Thr-Pro-Lys-Ala Chaine B

10 STRUCTURE PRIMAIRE La séquence primaire peut donner des indications sur les séquences secondaires et tertiaires (motifs structuraux), mais ne donne pas accès à la structure tertiaire tridimensionnelle. Une même séquence peut se retrouver dans des structures II et III différentes

11 STRUCTURES SECDAIRES La structure secondaire est caractérisée par deux motifs structuraux (hélice-α; feuillet-β) dont la propriété principale est de stabiliser la structure de la protéine par un caractère répétitif de liaisons hydrogènes intramoléculaire

12 STRUCTURES SECDAIRES: ELICE-α Conformation repliée impliquant des liaisons hydrogènes répétitives entres atomes de la chaine principale ( et C) des residues i et i+4. Conformation très stable, utilisée pour séparer résidus hydrophiles et hydrophobes sur chaque coté de l hélice. i tour = 3,6 résidus i + 4 Liaison hydrogène i

13 STRUCTURES SECDAIRES: ELICE-α Les hélices-α ont un caractère amphiphile, moment dipolaire, un tour + tournant à droite 5 Å - AAs hydrophobes AAs hydrophiles

14 STRUCTURES SECDAIRES: ELICE-α Example: Récepteurs couplés aux Protéines G Structure cristalline de la rhodopsine bovine 7 hélices Transmembranaires!!!

15 STRUCTURES SECDAIRES: FEUILLET-β seconde conformation: stable, complétement étendue, liaison hydrogènes entre atomes et C de(s) la chaine(s) principale(s) Feuillets βb C C C Le feuillet a un sens ( " C)! : parallèle, antiparallèle

16 STRUCTURES SECDAIRES: FEUILLET-β Example: Forme cristalline de la protéine Silk I (ver à soie) 15 chaines organisées en Feuillet-β. Séquence: Poly(Ala-Gly): XAGAGAGX

17 STRUCTURES SECDAIRES: CUDE-β Le coude permet une inversion de direction de la chaine principale i+1 i+2 i+1 i i+3 i i+2 Coude-β (liaison hydrogène i, i+3) Coude-γ (liaison hydrogène i, i+2)

18 PLT DE RAMACADRA R 1 φ ψ ω R 2 La conformation de la chaine principale d un amino acide est caractérisée par 3 angles de torsions: φ, ψ et ω. ω= 180 deg. ( si 0 deg. " liaison peptidique cis) Paire φ,ψ : certaines valeurs prédéfinies (selon l AA) Les valeurs possibles peuvent etre visualisées sous forme de diagramme bidimensionnel: le diagramme de Ramachandran

19 CARTE DE RAMACADRA élice collagène élice-α (gauche) Feuillet-β antiparallèle 180 β β C Gly Feuillet-β parallèle α L 0 élice-α (droite) α R Gly Gly

20 RELATIS AA/STRUCTURE IIaire Certains amino acides favorisent la formation de structures IIaires élice-α Feuillet-β Coude-β + Ala, Leu Ile, Val Pro, Gly Met, Glu Phe - Gly, Pro Pro, Lys Met, Ile

21 VERS LA STRUCTURE IIIaire Peptide P01 (Scorpion) VSCEDCPECSTQKAQAKCDDKCVCEPI

22 STRUCTURE TERTIAIRE Diffraction (rayons X, électrons), RM Insuline - Zn++ 4ins Fichier PDB ATM 1 GLY A IS 235 ATM 2 CA GLY A IS 236 ATM 3 C GLY A IS 237 ATM 4 GLY A IS 238 ATM 5 ILE A IS 239 ATM 6 CA ILE A IS 240

23 STRUCTURES TERTIAIRES Le nombre de structures 3D de protéine, augmente de facon exponentielle ombre d'entrées Année

24 STRUCTURE QUATERAIRE reflète l organisation structure de la protéine en domaines Site de fixation membranaire α3 α2 Site de reconnaisance (antigène) α1 3hla PRTEIE D ISTCMPATIBILITE (LA-A2)