Domaines Structure tertiaire

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Transcript Domaines Structure tertiaire

Cours master de Physique Médicale Structure des protéines, Transcription, Traduction, Code Génétique, Mutations

Barbe Sophie [email protected]

Les protéines

Interviennent dans :

 catalyse enzymatique  transport et stockage d’autres molécules  contrôle de l’entrée et de la sortie de petites molécules  transport des messages d’une cellule à une autre  intégration de signaux  mouvement  protection immunitaire  transmission nerveuse  contrôle de la différenciation cellulaire

I-

Plan du cours

Structure des protéines II Synthèse des protéines A- Transcription (ADN    ARN) Chez les Procaryotes Chez les Eucaryotes B Code génétique C- Traduction (ARN   Protéine) Chez les Procaryotes  Chez les Eucaryotes D- Modifications post-traductionnelles III- Mutations

STUCTURE DES PROTEINES

Structure des protéines

Structure des protéines

Groupements fonctionnels des chaînes latérales R : • alcool I aire : • alcool II • thiol : aire : -CH 2 OH Sérine -CHOH Thréonine SH Cystéine • acide carboxylique : -COOH Acide aspartique Acide glutamique • amine : -NH 2 Lysine Arginine

Les 20 acides aminés naturels

Les 20 acides aminés naturels

e

Les 20 acides aminés naturels

Les 20 acides aminés naturels

-C

(=NH 2 + )NH 2

Arginine Arg R

Les acides aminés

Les aa possédant un carbone  (énantiomères) possibles : asymétrique ont deux isomères optiques L’isomère dont la fonction amine est orientée à gauche appartient à la série L.

Tous les aa des protéines des animaux et des végétaux appartiennent à la série L. On trouve cependant quelques aa de la série D chez les microorganismes.

Structure des protéines Liaison peptidique

Structure des protéines Asp Met Leu Tyr

Structures de la protéine

On distingue 4 types de structures de complexité croissante pour caractériser une protéine :

Structure primaire

Transcription Traduction

Structure primaire

Structure secondaire

La structure secondaire est caractérisée par des motifs structuraux (hélice  , feuillet  …) dont la propriété principale est de stabiliser la structure de la protéine par un caractère répétitif de liaisons hydrogènes intramoléculaire

Structure secondaire : Hélice Hélice

droite

Conformation repliée impliquant des liaisons hydrogènes répétitives entres atomes de la chaîne principale (NH et CO) des résidus i et i+4

Structure secondaire : Hélice Hélice

droite

Structure secondaire : Feuillets

 Le module de base est le

brin

 dont la conformation est très étendue Cette conformation n’est pas stable si elle est isolée car aucune liaison H. Elle n’est stable que dans des feuillets  , dans lesquels les liaisons H s’établissent entre les CO et NH deux brins  différents soit parallèles soit antiparallèles

Structure secondaire : Feuillets

Feuillets

parallèles

Structure secondaire : Feuillets

Feuillets

antiparallèles

Structure secondaire : Feuillets

 Feuillet de 4 brins antiparallèles Feuillet antiparallèle Feuillet parallèle

Structure secondaire : Coude (ou Tour)

Le coude permet une inversion de direction de la chaîne principale

Structure secondaire : Boucle

 Séquences plus longues que pour les coudes : plus de 4 résidus  Peuvent alors prendre un plus grand nombre de conformations que les coudes  Ces boucles connectent généralement des hélices entre elles, ainsi que des hélices avec des brins  , ou encore deux brins  n'appartenant pas au même feuillet.

Structure tertiaire

La structure tertiaire décrit le repliement dans l’espace des différents motifs de structures secondaires en une architecture et une topologie particulière ainsi que l’orientation des différents radicaux d’aa.

Structure tertiaire

La structure tertiaire est stabilisée par :  des liaisons covalentes : les ponts disulfures     des liaisons hydrogènes des liaisons ioniques des liaisons hydrophobes des interactions de Van der Waals

Pont disulfure Liaison ionique Liaison hydrogène Forces d’attraction de Van der Waals entre les atomes (en noir) en contact

Structure tertiaire : Domaines Domaine

Partie de la séquence d’une chaîne protéique qui se replie en structure tertiaire compacte, indépendamment du reste de la chaîne .

Quasiment toutes les grosses protéines sont composées de plusieurs domaines souvent associés à des fonctions précises.

Structure tertiaire : Domaines

Les domaines sont reconnaissables à leur repliement (fold) qui est décrit par l’architecture et la topologie :  La disposition des éléments de structures secondaires est unique (ou très proche) dans une architecture donnée. Ceci ne signifie pas que les éléments secondaires sont identiques, ni en séquence, ni en taille, ni en connexion (topologie) entre eux. Par contre, on reconnaît une architecture déterminée.  La topologie définit le mode de connexion entre les éléments de structures secondaires

Structure tertiaire : Domaines

Exemple : le repliement A est différent du repliement B, bien que leur architecture soit la même

Structure tertiaire : Domaines

Domaines en faisceau (en fagot)

Hélices  particulièrement grandes et de tailles semblables assemblées de façon quasi antiparallèle avec des connexions courtes en coude entre chaque hélice. La stabilisation des interactions entre hélices se fait essentiellement par des liaisons hydrophobes. Un des domaines de l’apolipophorine : 5 hélices  Un des domaines de la Sérine-tRNA synthétase : 2 hélices 

Structure tertiaire : Domaines

Domaines en faisceau (en fagot)

Endotoxine 

Bacillus thurigensis

Structure tertiaire : Domaines

Domaines compacts

1 Une face de chaque hélice est tournée vers l'extérieur, l'autre vers l'intérieur 2 Le compactage se fait autour d'un coeur qui a le diamètre de 2 résidus 3 L‘ empaquetage est compact, avec le même nombre de contacts inter-hélice pour chaque hélice 4 L'empaquetage est sensiblement sphérique (hélices de taille comparable)

Structure tertiaire : Domaines

Domaines compacts

3 hélices (angle 20°) Récepteur de la phéromone d’appariement sexuel chez les ciliés 3 hélices (angle -50°) Protéine de segmentation des embryons 4 hélices Domaine OCT1 de POU

Structure tertiaire : Domaines

Domaines compacts

7 hélices Lysozyme

Structure tertiaire : Domaines

Hélices de brins

 Les brins  peuvent s'organiser en feuillets qui s'enroulent eux mêmes en hélices Elles peuvent contenir deux ou trois brins par tour. Elles peuvent former des hélices gauche ou droite.

Hélice gauche à 3 brins/tour Brins en feuillets parallèles Hélice droite à 2 brins/tour Brins en feuillets parallèles

Structure tertiaire : Domaines

Tonneaux

 Chimotrypsine n=6 Maltose perméase n=18

Structure tertiaire : Domaines

/

Tonneaux

/

 Des brins  parallèles et consécutifs sont rassemblés en tonneaux et sont connectés par l'intermédiaire d'une hélice  selon un enroulement droit, ce qui impose que les hélices soient à l'extérieur du tonneau.

8 brins, environ 200 aa

Structure quaternaire

La structure quaternaire décrit les interactions entre plusieurs chaînes polypeptidiques ayant chacune une structure tertiaire indépendante.

Chaîne polypeptidique : sous-unité appelée monomère 2 chaînes  dimère 3 chaînes  trimère….

Structure quaternaire  Agencement dans l’ espace des monomères entre eux La structure quaternaire est stabilisée par des liaisons interchaînes :      des liaisons covalentes : les ponts disulfures des liaisons hydrogènes des liaisons ioniques des liaisons hydrophobes des interactions de Van der Waals

Structure quaternaire