Bch2 Flashcards

(104 cards)

1
Q

Définition d’un AA

A
  • Acide organique contenant un groupement amine
  • Les + communs des acides aminés sont les alpha aminé (groupement amine porté par carbone alpha)
  • Les + des acide alpha aminé son ceux de la série L
  • seulement 21 acides alpha aminés sont utilisés dans la vivant pour produire des protéines (traduction)
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2
Q

22ème acide aminé + rôle

A

-pyrolysine utilisée chez les bactéries méthanogènes uniquement

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3
Q

Acides aminés qui jouent différents rôles importants dans la structure et la fonction des protéines ( modifications d’AA standard)

A
  • hydroxyproline ou hydroxylysine dans le collagène

- y-carboxyglutamate dans la prothrombine ( protéine du système coagulation sanguine)

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4
Q

20 autres AA impliqués dans les voies métaboliques (nom+rôle)

A

-l’ornithine, citrulline, méthyl-histidine, homocystéine, acide gammahydroxybutirique
- molécules de signalisation
- neurotransmetteurs
-hormones
-intermédiaire
Dans le métabolisme

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5
Q

Chez l’Homme

A

21 AA avec 21 chaînes latérales différentes

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6
Q

Molécules amphotères

A

Comportent un groupement acide et un groupement basique

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7
Q

AA essentiels - obligatoirement être apporté par l’alimentation

A
  • Valine
  • Leucine
  • Isoleucine
  • Thréonine
  • Méthionine «Met le dans ta valise il fait trop d’histoire»
  • Phénylanine Met-Leu-Val-Lys-Ile-Phe-Trp-Thr
  • Tryptophane
  • Lysine
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8
Q

AA non-essentiels

A
  • glycine
  • alanine
  • sérine
  • cystéine
  • asparagine
  • glutamine
  • proline
  • tyrosine
  • acide aspartique
  • acide glutamine
  • sélénocystéine
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9
Q

AA Semi-essentiels - indispensable chez le nourrisson

A
  • Histidine

- Arginine

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10
Q

Exceptions

A
  • Dans les protéines de la membrane bactérienne : quelques acides aminés de la série D
    ( D-alanine et D-glutamine)
  • Des AA modifiés comme hydroxylysine&hxdroxyproline dans le collagène
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11
Q

Stéréochimie

A
  • Molécules chirales : Calpha asymétrique (sauf glycine → 2H) → 2énantiomères
  • D : groupement NH2(droite) → configuration absolue R
  • L : groupement NH2(gauche) → configuration absolue S
  • exceptions : cystéine & méthionine
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12
Q

Acides Alpha Aminés

A

Alanine, Arginine, Asparagine, acide aspartique, cystéine, glutamine, acide glutamique, Glycine, histidine, Isoleucine, Leucine, Lysine, méthionine, phénylalanine, proline, Sélénocystéine, Sérine, Thréonine, tryptophane, tyrosine, valine

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13
Q

AA chargés + à pH neutre

A
  • Lysine
  • Arginine
  • Histidine
    AA → basique
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14
Q

AA chargés - à pH neutre

A
  • Acide Aspartique
  • Acide glutamique
    AA → acide
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15
Q

AA non chargés à pH neutre & polaire

A
  • Sérine
  • Thréonine
  • Cystéine
  • Asparagine
  • Glutamine
  • Tyrosine
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16
Q

AA non chargés à pH neutre & apolaire

A
  • Glycine
  • Alanine
  • Valine
  • Leucine
  • Isoleucine
  • Méthionine
  • Phenylalanine
  • Tryptophane
  • Proline
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17
Q

Solubilité

A

AA soluble dans l’eau mais très faiblement à un pH autour de leur phi
AA + fortement soluble milieu alcalin (formation sels)
AA + faiblement soluble dans l’alcool
La solubilité dans les solvants apolaire dépend de leur chaîne latérale

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18
Q

Coloration et absorbance

A
  • incolore
  • absorption dans l’UV à une longueur d’onde < 230 nm plupart des AA
  • absorption dans l’UV à une longueur d’onde =environ 260-280 nm AA aromatiques
  • Propriétés très utiles pour repérer la présence de protéines
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19
Q

Pouvoir rotatoire

A
  • 20 AA sur 21 ont carbone asymétrique (pas la glycine car liée a 2H)
  • Carbone → Propriété de dévier la lumière polarisée
    → Mesurable par un polarimètre
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20
Q

AA aliphatiques apolaires

A
  • glycine
  • alanine
  • Valine
  • Leucine
  • Isoleucine
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21
Q

AA Hydroxylés, soufrés, hydrophiles, polaire

A
  • Sérine
  • Thréonine
  • Cystéine
  • Méthionine
  • Asparagine
  • Glutamine
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22
Q

AA cyclique

A
  • Proline
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23
Q

AA aromatiques

A
  • Phénylalanine
  • Tyrosine
  • Tryptophane
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24
Q

AA chargés + à pH physiologique basique

A
  • Histidine
  • Lysine
  • Arginine
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25
AA chargés - acide
- Acide aspartique | - Acide glutamique
26
Hydrophobicité
- dépend de la nature chimique de leur chaîne latérale - échelle d’hydrophobicité des chaînes laterales des AA de Kyte&Doolitle → de la moins hydrophobe : arginine → à la plus hydrophobe : isoleucine
27
Désaliénation oxydation - Colorimétrie des AA (étapes) - méthode servant a colorer les protéines pas a les identifier
①réaction d’oxydo-réduction - ninhydrine réduite - liaison Calpha aminé de l’AA oxydée en double liaison ②Elimination d’une molécule d’ammoniaque et de CO2 → fonction aldéhyde (chaîne latérale) ③La ninhydrine réduit réagit avec 2ème molécule de ninhydrine → formation d’une hydrndantine puis après réaction avec l’ammoniaque libéré au cours de la réaction → formation du Pourpre de Ruhemann (violet)
28
Electrophorèse principe + règles
→ Milieu liquide ou Semi -liquide, 2 électrodes plongées (cathode&anode)+courant appliqué → séparation des AA en fonction de leur charge ( PHi ) - AA chargés - : migrent vers anode + - AA chargés + : migrent vers cathode - - AA non chargés : restent au centre
29
HPLC : chromatographie liquide haute performance
→ Passage de l’échantillon à travers une colonne chargée négativement (= Phase stationnaire type acide sulfonique, acide fort) qui est chauffée → AA Séparés par mécanisme d’échanges d’ions fonction de leur pHi PH est augmenté graduellement : - plus pH acide, plus AA élué rapidement (AA Acquiert + rapidement une charge - donc se décroche de la colonne chargée -) - pH=1 les 3 AA sont chargés + et lient les charges - de la colonne par des liaisons ioniques
30
Oxydation de la cystéine (propriété des groupements Thiols)
* 2 Cystéine oxydé (par réduction d’O2 en H2O) → 1 cystine (Formation d’un pont disulfure=liaison covalente) * Participe au maintien de la structure tridimensionnelle des protéines * Le glutathion (peptide à cystéine) apporte une protection contre le stress oxydant (évite que cystéine réduites soient oxydées en ponts disulfures) * Dans cellule : Interconvention entre pont disulfure et groupements Thiols libres en permanence à travers le contrôle du potentiel oxydo-réducteur intracellulaire
31
Réduction des ponts disulfures (propriété des groupements Thiols)
• 1 cystine en 2 cystéines → Action réductrice du : - 2-mercaptoethanol (séparer les différentes chaînes protéiques dans électrophorèses) - dithiothréitol (Évite l’oxydation dans les échantillons de protéines) → Le réactif subit une oxydation
32
Alkylation des groupements sulfhydriques (propriété des groupements Thiols)
* Bloquer cystéines une lors de l’étude des protéines * Formation d’une carboxy-amido-méthylation après réaction avec l’iodoacétamide * Empêche la réoxydation de la cystéine et la reformation de ponts disulfures
33
Phosphorylation (propriété des fonctions alcool)
* Formation possible d’Esther de phosphate pour AA contenant groupement OH * Concerne la tyrosine, Sérine, thréonine * Catalysée par une kinase (enzyme) → besoin d’apport phosphate pour ATP * Enzyme transfert le phosphate groupement OH de AA
34
O-glycosilation (propriété des fonctions alcool)
• Condensation fonction alcool (hydroxyle) d’un AA un avec ose • Importante pour fonction des protéines et l’adressage dans différents compartiments de la cellule → exemple : Condensation de la sérine avec la N-acéthylgalactosamine
35
N-glycosilation (propriété des fonctions amides)
• Condensation AA à chaîne littérale amide (asparagine) avec un ose
36
Liaison péptidique définition
* AA éléments de construction des protéines → 21 AA reliés entre eux par type de liaison unique : liaison peptidique * liaison peptidique : Former durant étape : traduction → Liaison covalente entre groupement alpha aminé (NH2)d’un AA et groupement carboxylique (COOH) d’un autre AA → formation fonction amide entre 2AA et perte d’une molécule H2O suite à une attaque nucléophile * formation : deltaG > 0 * hydrolyse : deltaG < 0 * voie chimique : HCl 6N, bromure de Cyrano gène * bilan de masse = - 18 Daltons de la molécule d’eau (lors de formation )
37
Stéréochimie
* groupement C=O & N=H parallèles et atomes C,H,N,H coplanaire * cette liaison simple se comporte comme double liaison en raison d’un équilibre entre 2 formes mésomériques ( déplacement double liaison )→ pas de libre rotation * atomes entre les 2 Calpha coplanaire * Structure plane mais chaîne latérale R des 2AA reliés sont alternées de part et d’autre de cette liaison peptidique * Configuration trans favorisée → interactions stériques entre chaînes latérales R de carbone alpha adjacents
38
Exception stéréochimie
- L’enchaînement X-pro (X représente AA et pro la proline ) pour lequel la configuration cis est privilégiée
39
Stabilité : liaison peptidique
• Absence de catalyseur = liaison à peu près stable → Rapidement hydrolysée : conditions extrêmes ou présence d’un catalyseur convenable • Formation de la liaison: - nécessite de l’énergie - couplée à l’hydrolyse des liaisons phosphates de l’ATP (++énergétiques) au cours de la traduction
40
Synthèse peptidique
• Défavoriséé • liaison peptidique formée pdt étape de Traduction par liaison covalente entre groupement alpha-aminé d’un AA et groupement carboxyle d’un autre AA → Molécule d’eau éliminée → Formation d’une fonction amide → Attaque nucléophile pas un doublet électronique de l’azote
41
Synthèse chimique de la liaison in vitro
• synthèse commence à l’extrémité Ct (Opposé à la biosynthèse des protéines par le ribosome qui commence en Nt) • Utilisation de groupements chimiques protecteurs • Mécanisme : - dernier AA fixé sur une résine (support solide) - ajout séquentiel des AA protégés - étape finale de déprotection
42
Hydrolyse : voie chimique
* Favorisée * Acides minéraux forts (HCl 6N) : Permettent hydrolyse de la liaison se déroule à chaud pendant plusieurs heures sous atmosphère d’azote concentré 6x + que la normale * Le bromure de cyanogène coupe les liaisons peptidiques en certains points spécifiques (du côté du carbonyle des Méthionines)
43
Hydrolyse : voie enzymatique
• enzymes protéolytiques ou protéases sont des catalyseurs très efficaces pour cliver la liaison peptidique endoprotéase (attaque la structure en reconnaissant des enchaînements d’AA particulier) ou exoprotéases ( spécifique des extrémités protéique)
44
Traduction définition
→ Processus biologique qui permet à l’obtention d’une protéine à partir d’un AA
45
Différence entre polypeptide est une protéine
→ La différence est que le terme polypeptide se réfère uniquement à l’enchaînement d’AA alors que le terme protéine s’applique à une chaîne d’acides aminés après son repliement correct et dans certains cas sa modification (les protéines peuvent être constitué de plusieurs chaînes polypeptidiques)
46
Nombreux rôles des protéines
- Catalyse des réactions - intégrité structurale - transport de molécules - mouvement - fixation
47
Biopolymères
→ Appelés polypeptide d’acides aminés de la série L reliés entre par eux par une liaison peptidique
48
L’ordre de la séquence d’AA
→ Distingue une protéine d’une autre, la séquence en AA détermine la forme tridimensionnelle
49
Oligopeptides
* Pour un enchaînement de quelques AA à quelques dizaines (2AA : dipeptide, 10AA : décapeptide) * Généralement non codés par un gène et résultent d’une synthèse enzymatique
50
Polypeptides
* Pour un enchaînement de quelques centaines à plusieurs milliers d’AA * holoprotéines : constituées uniquement d’AA * hétéroprotéines : comportent en plus des AA d’autres groupements ou atomes (=groupement prosthétiques)
51
Structure primaire des peptides et des protéines
= séquence en AA ( noms AA s’enchaînent par liaisons peptidiques) → chaîne polypeptidique → séquence en AA de la protéine déterminée par les gènes (traduction & transcription) • définit un côté N-Terminal (1er AA) et un côté C-Terminal (dernier AA)
52
Séquençage d’une protéine à partir de sa structure primaire
→ méthode/séquencage d’Edman = dégradation séquentielle à partir de l’extrémité N-terminale : - dérivation de l’AA en N-term : NH3+ en Nt réagit avec PITC (=réactif d’Edman) on obtient le dérivé phénylthiocarbonyl - clivage de la liaison peptidique de cet AA modifié par l’acide trifluoroacétique (F3CCOOH) - traitement de ce dérivé instable par une solution qui le transforme en dérivé stable : le PTH-AA - &lutions par HPLC (chromatographie) en phase inverse avec détection UV à 270nm → identification des résidus successif
53
Structure tridimensionnelle des protéines : structure secondaire déf
→ Repliement local de la chaîne sous forme de structure géométriques simples hélice alpha ou feuillet bêta (repliement énergétiquement favorable limité à certaines conformation) →diagramme de Ramachandra : combinaisons d’angles favorable à la formation des différentes structures secondaires : trois principales zones énergétiquement favorables D’autres conformations sont favorisées car stabilisées par des liaisons hydrogènes entre les groupements amides et carbonyles du squelette peptidique
54
Structure secondaire : hélice alpha
= liaisons H entre résidus consécutifs • structure hélicoïdale périodique très fréquent dans repliement des protéines • liaisons hydrogènes entre -CO d’un résidu et -NH d’un résidu situé 4 position + loin (exemple : leucine zipper (1hélice) et myoglobine) !! Liaisons H pas entre chaînes latérales !!
55
Structure secondaire : feuillet bêta
= liaisons H entre résidus distants • structure périodique étendu de de période 2, chaîne latérale situées alternativement au dessus et en dessous • brin bêta pas stable → besoin de former liaisons H avec autres brin bêta pour se stabiliser = feuillet bêta • feuillet bêta pas plans, présentent plissement sur leur surface avec plis alternativement orientés vers le haut et vers le bas • brin bêta composant un feuillet ont polarité : celle de chaîne peptidique qui va du Nt vers Ct • lors de l’agencement de 2 brin adjacents dans un feuillet, 2 topologies possibles : - soit 2 brins ont même orientation : brins parallèles - soit 2 brins ont orientations opposées : brins anti-parallèles (exemple : chaperonne PapD-PapK)
56
Structure tridimensionnelle des protéines : structure tertiaire
→ Forme définitive de la chaîne polypeptidique repliée : repliement des structures lié à l’acquisition des fonctions biologiques, structurales ou catalytiques (agent dénaturant = perte de la structure tertiaire = perte des fonctions) → La structure tertiaire d’une protéine dépend de son environnement conditions locales qui existent à l’intérieur de chaque compartiment cellulaire, solvant, force ionique, viscosité, concentration (exemple : protéine soluble dans l’eau → environnement aqueux → adopter sa structure trid protéine membranaire → environnement hydrophobe → adopter sa conformation)
57
Types d’interaction
- liaisons H - interaction hydrophobes - liaisons ioniques - liaison covalente
58
Interactions : liaison H
• dénaturées par guanidine, urée, uréthane (agents qui dénatures les protéines) • 3 types de liaisons H : - entre 2 liaisons peptidiques - entre une liaison peptidique et une chaîne latérale d’AA - entre 2 chaînes latérales • la condition de formation d’une liaison H est la présence d’un groupement accepteur et d’un groupement donneur à moins de 5Å • ces liaisons H se retrouvent en surface des protéines solubles et participent au repliement correct (exemple : élastase)
59
Interactions : interactions hydrophobes
• non-liaison quirésulte de la répulsion des molécules d’eau par chaînes laterales d’AA hydrophobes ⇒ liaison d’interaction hydrophobe • 20x + faible que liaison covalente & faible énergie (exemple : poche hydrophobe avec 3 Phe)
60
Interactions : liaisons ioniques
• dépendent de la charge portée par les chaînes latérales (donc du pH) → attractives pour charges opposées →répulsives pour des charges de même signe • 5AA concernés : aspartate, glutamate, lysine, Arginine, histidine
61
Interactions : liaisons covalentes
• ponts disulfures intra-brin : entre cystéines de la même chaîne polypeptidique (ribonucléase) • ponts disulfures inter-brin : entre plusieurs chaînes polypeptidiques (insuline) → important pour amener la rigidité dans la structure (++ enzyme → maintien conformation de leur site catalytique)
62
Mise en forme (structure tertiaire) = folding
= mise en forme de la protéine • repliement rapide des protéines après la sortie de chaîne polypeptidique du ribosome ①formation des structures secondaires → globule fondu / molten globule ②rapprochement des structures secondaires → structure tertiaire (microseconde) • certaines protéines nécessite une protéine chaperonne qui aide au repliement • peut se produire des agrégats protéiques : = mauvais repliement des protéines après phase de traduction → interactions avec d’autres chaînes au lieu d’interactions intramoléculaires → mort de la cellule ou déclenchement de syndrome inflammatoires •cet effet s’amplifie : les 1ères protéines mal repliées empêchent le repliement des protéines synthétisées ensuite (exemple : amyloses maladies orphelines, vache folle)
63
Structure quaternaire
→ chaînes peptidiques ou monomères s’assemblent → former multimères • chaînes identiques = homo-multimères • chaînes differentes = hétéro-multimères → assemblage par liaisons non covalentes ou parfois covalentes (pontes disulfures)
64
Structure quaternaire : Hémoglobine
→ protéine abondante dans GR + impliquée dans transport d’O2 → hétérotétramères (2 sous unités alpha ; 2 sous unités bêta) → organisation en tétramère → rôle important dans fonction de cette protéine a travers mécanisme d’allostérie
65
Structure quaternaire : collagène
→ protéine très importante dans la structure du tissu conjonctif → 3 chaînes polypeptidiques = triple hélice → cette structure quaternaire apporte résistance nécessaire pour le rôle structural du collagène
66
Structure quaternaire : Elastine
→ chaînes reliées les unes aux autres par liaisons covalentes → propriétés élastiques
67
Structure quaternaire : domaine protéique
= parties acquérant une structure et remplissant une fonction indépendamment du reste de la protéine → théorie des gènes mosaïques : existence de protéines à plusieurs domaines est résultat de recombinaison en gène unique de plusieurs gènes originellement individuels → séquence primaire ou structure tridimensionnelle de certains domaines sont ainsi partagées par plusieurs protéines
68
Modifications post traductionnelles enzymatiques déf
→ Production de protéines par la cellule : ne consiste pas seulement en une traduction de la séquence d’acides nucléiques en chaînes d’AA → De nombreuses modifications de la chaîne polypeptidique peuvent avoir lieu - ces modifications chimiques ou biologiques interviennent après étape de polymérisation des AA par le ribosome - ces modifications post-traductionnelles permettent modification d’activité (inhibition,activation) ⇒ réactions catalysées la plupart du temps par des enzymes
69
Différents type de modification post-traductionnelles enzymatiques
``` → clivage → Elimination d'AA → acetylation → hydroxylation → biotinylation → sulfonation ( SO3- ) → glutamylation → glycylation → ubiquitination → ponts disulfures → réticulation ```
70
Modification : Clivage
→ protéines concernées : nombreuses chaînes concernées ( insuline : pré-insuline) → catalyse : enzymes protéolytiques → mécanisme : clivage unique ou multiple : réduction de taille
71
Modification : élimination d'AA
→ AA concerné : méthionine → protéines concernées : - groupement formyl de la première Met au coté Nt pratiquement toujours enlevé chez les procaryotes - 1ére Met enlevée pour 50% des protéines eucaryotes ou procaryotes →Catalyse : - déformalyse ( PDF) = clivage du formyl - méthionine aminopeptidase (MAP) = liée au ribosome, clivage de 1ère Met → mécanisme : Hydrolyse nécessitant une molécule d’eau : libère molécules de formate
72
Modification : Acétylation
→ AA concerné : - extrémité N-term - chaînes latérales (lysine) → Protéines concernées : - 100aine protéines cytoplasmiques (ont un Nt acétylé) - histones →Catalyse : - nalpha-acétyltransférase à partir d’Acétyl-CoA - HAT (histones acétyltransférases) : ajout groupement acétyl sur fonction amine en bout de chaîne laterale (peut subir plusieurs acétylations) - HDAC ( histones désacétylases) → mécanisme : - ajout groupement acétyl sur fonction amine libre portéepar Calpha du 1er AA en Nt - fonctionnement du noyau : modif conformation histone diminuant son interaction avec ADN → libéré pour être transcrit : euchromatine - élimine les acétyles et inhibe la transcription : hétérochromatine
73
Modification : hydroxylation
→ AA concerné : - Proline - Lysine → protéines concernées : collagène → catalyse : - Propyl hydroxylase - Lysine hydroxylase → mécanisme : - ajout groupement hydroxyle : modif géométrie du cycle, utile pour former triple hélice : hydroxyproline - ajout groupement hydroxyle
74
Modification : biotinylation
→ AA concerné : Lysine → catalyse : BLP biotine protéine ligase → mécanisme : ajout de biotine ou vitamine B8 par covalence = coenzyme d’enzymes de transfert du CO2
75
Modification : Sulfonation (SO3-)
→ AA concerné : Tyrosine → protéines concernées : Cholécystokinine (CKK) & Gastrine → mécanisme : transfert du groupe SO3-, changement polarité(++), apparition charge- sur protéine
76
Modification : Glutamylation
→ AA concerné : Acide glutamique → protéines concernées : Tubuline (protéine du cytosquelette) → catalyse : Polyglutamylase → mécanisme : ajout polymère d’AA sur chaîne latérale formant protéine ramifiée & conditionne initiation de la polymèrisation/élongation d’un microtubule
77
Modification : Glycylation
→ AA concerné : Glycine → protéines concernées : Tubuline (protéine du cytosquelette) → catalyse : Polyglycylase → mécanisme : ajout polymère d’AA sur chaîne latérale formant protéine ramifiée & conditionne initiation de la polymèrisation/élongation d’un microtubule
78
Modification : Ubiquitination
→ AA concerné : Lysine → protéines concernées : ajout ubiquitine de manière covalente aux NH2 ( uniquement eucaryote, très conservée 76AA) → catalyse : Glycine C-terminale de l’ubiquitine → mécanisme : Marquage des protéines à détruire par le protéasome - réparation de l’ADN - fonctionnement du cycle cellulaire - embryogénèse - régulation transcription : apoptose Nécessite action complexe enzymatique (3 enzymes)
79
Modification : ponts disulfures
→ AA concerné : entre 2 cystéines → catalyse : PDI (protéine dislfufide isomérase) → mécanisme : démêle les protéines qui auraient mal appareillé leurs cystéines & repliement correct des protéines
80
Modification : Réticulation
→ AA concerné : Allysine (=lysine ayant subit désamination oxydative) → protéines concernées : Collagène (2 allysines) & Desmosine (4allysines) & Elastine → mécanisme : Condentation aldolique des chaînes laterales des allysines ; liaisons entre les extrémités des fibres
81
4 Kinases importantes pour la cellule
→ protéines kinases A, B, C : existent sous forme de nombreux isoformes → map kinase (mitogen activated kinases) : comme - ERK (extracellular regulated kinase) - JNK (jun regulated kinases) - P38 (SAP kinase 2) → SRK ( stress regulated kinase) → CDK (cycline dépendantes kinases)
82
Modifications post traductionnelles non-programmées ( non enzymatiques): modifications accidentelles
→ conséquences du stress oxydant : attaque par radicaux libres des macromolécules dont protéines • protéines très sensibles à oxydation • modification des AA les + sensibles et possibilité de réactions oxydo-réduction avec certains AA comme cystéine • modification fréquente est l’attaque nucléophile des AA par le radical hydroxyle ou fixation des dérivés d’attaque radicalaire des lipides →exemples modif radicalaires ou oxydatives : - modif de la lysine par le radical hydroxyle OH° - oxydation de la cystéine par le péroxyde d’hydrogène - hydroxylation ou nitration des groupements aromatiques de la phénylalanine - oxydation de la méthionine
83
Propriétés physico-chimiques définition
* protéines = molécules très hétérogènes * PDV structurale : tailles et formes très variables * de 6000 à 1 million de Daltons, de qq AA → qq dizaines de milliers d’AA * poids d’une protéine = somme de la masse moléculaire de chaque AA → retrancher la masse de 18 Da correspondant à la masse d’eau éliminée pour formation de chaque liaison peptidique (pour les holoprotéines) → déterminé par : delta cryscopique, pression osmotique (avec Pi=RTc/M:loi de Vann’tHoff), diffusion de la lumière, néphélométrie, l’ultracentrifugation, l’ultrafiltration)
84
Propriétés physico-chimiques : ionisation
• fonctions amines et acide carboxylique portées par les Calpha engagés dans la liaison peptidique peuvent plus s’ioniser, la détermination de l’état d’ionisation d’une protéine est plus simple pour AA • Cherche de la protéine dépend uniquement : - Groupements ionisables portés par chaînes latérales - Groupements ionisables portés par les deux extrémités de la chaîne ( N-term & C-term) → Séquence primaire va conditionner l’état de charge dans nos cellules et dans liquides biologiques de notre organisme
85
Propriétés physico-chimiques : solubilité
→ Dépend de composition en AA et de quantité résidus polaires → Dépend de force ionique (=concentration en sels) → Dépend du pH : - Max solubilité pour pH extrême acide/basique - Min solubilité autour du PHI de protéine car protéine neutre → Pour protéine donnée la solubilité pas constante - Effet dissolvant : + on ajoute sel + la protéine est soluble - Effet relarguant : + on ajoute sel + la protéine précipite → Sulfate d’ammonium : sel très utilisé car possède force ionique la + élevé → concentration en sel = paramètre important → préparer échantillons protéines en solution pour objectifs analytiques ou thérapeutiques
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Dénaturation thermique : Stabilité thermique
• Froid ou chaleur : → Peuvent provoquer dénaturation protéines : modif structure tridimensionnelle sans modif structure primaire (peut être réversible mais irréversible plupart des cas) → perte d’activités biologiques et modif physico-chimiques → effets variables selon protéines (exemple : -bactéries sources eaux chaudes -ovalbumine(œuf) )
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Coloration : lumière visible
→ holoprotéines incolores | → hétéroprotéines colorées via groupements chimiques (grp héminiques → hémoglobine en rouge)
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Coloration : Ultra-violet
→ absorption de la liaison peptidique à 200nm → AA aromatiques absorbent à 278nm ⇒ on considère que protéine absorbent à 280nm
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Coloration
• coloration par réactions : modif de structure ⇒ Biuret : complexation des sels divalents de cuivre par les azotes des liaisons peptidiques→ complexation provoque changmement de couleur de solution bleu → violet - coloration violette mesurée par spectrophotométrie à 540nm ⇒ Lowry • coloration par absorption : sans modif de structure (+réversible) ⇒ colorants rouge ponceau, amidoschwarz, bleu de bromophénol
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Hydrolyse d’une protéine
→ Hydrolyse totale milieu acide : présence HCl concentré 6x normale(HCl6N) 120° pdt 24h → Hydrolyse enzymatique 2 types utilisés : - endoprotéases (Interieur) : hydrolysent liaisons peptidique intérieur de séquence protéique - exoprotéases (extérieur) : libérent AA à partir des extrémités Nt ou Ct → Hydrolyse ménagée et séquentielle : séquencage chimique ou réaction d’Edman exemple : Trypsine = endoprotéase très utilisée en analytique et analyse protéomique - couple liaison peptidique du coté Ct de Lysine ou Arginine - synthétisés par le pancréas, retrouvé en grandes quantités dans suc pancréatique - fonction biologique : digestion intestinale des protéines
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Classification des protéines : en fonction de la structure tertiaire
→ protéine fibreuse : composée de plusieurs hélices alpha enroulée en super hélice (myosine → muscle alpha kératine → cheveux ongle laine) → protéine globulaire : repliement prononcé et niveau compaction + importante (myoglobine,hémoglobine)
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Classification des protéines : en fonction de la composition
- holoprotéine (protéine simple): constitué uniquement de AA ou aminoacides - hétéroprotéines (protéines conjuguées) : apoprotéine (partie protéique) + groupement prosthétique (non protéique) → Classés en fonction de la nature du groupement prosthétique (glycoprotéines, protéolipides, métalloprotéines, chromoprotéines possèdent des hèmes, phosphoprotéines) - Hémoglobine : - grande quantité GR du sang - forme d’un hétérotétramère : 2sous unités alpha & 2sous unités bêta - chaque sous unité comporte un grp prosthétique avec atome fer en son centre → ce grp lui donne sa fonction biologique de transport d’O2 et coloration rouge - Ferrodoxine (métalloprotéine à fer): - fer forme liaison covalente avec soufres ensemble relié de manière covalente à la chaîne peptidique - impliqué dans réactions de transferts d’éléctrons - Anhydrase carbonique (métalloprotéine à zinc): - métal labile fixé par liaison de coordinance et non par liaison covalente - catalyse la réaction d’addition d’une molécule d’eau sur molécule de gaz carbonique pour donner l’acide carbonique qui se dissocie au PH physiologique en bicarbonate et un proton
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Méthodes d’analyse et séparation des peptides en protéines
``` → ultrafiltration → chromatographie d’exclusion sur gel → chromatographie d’échanges d’ions → chromatographie d’affinité → électrophorèse SDS ```
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Ultrafiltration
→ Séparation non dénaturante macromolécules en suspension dans un liquide - microfiltration = sépare cellules et grosses particules en suspension - nanofiltration - osmose inverse : élimine complètement ions et petites molécules → protéines retenu dans un filtre : petites molécules est ions passent à travers → 2 types des membranes : ① type en profondeur : molécules piégées dans le filtre ② type écrans (+utilisé) : laisse pas entrer protéines > certaine taille (retenues en surface) & membranes préférées pour récupérer protéines
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Ultrafiltration par centrifugation
→ gravitation va faire passer le liquide et ions à travers la membrane → protéines restent dans le compartiment supérieur → adapté pour petits échantillons laboratoire de recherche ou analyses biologiques
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Ultrafiltration sous pression
→ grande quantité industrielle (préparation de médicaments) | → utilise un gaz pour faire passer le liquide à travers la membrane
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Chromatographie principe
→ système à flux liquide : l’échantillon est poussé par un solvant (phase mobile) dans une colonne (phase stationnaire) → la nature de cette phase stationnaire va permettre la séparation des protéines → la sortie de la colonne est suivie par un détecteur (spectrophotomètre à 280nm qui permet le suivi des AA aromatiques) → obtention d’un chromatogramme
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Chromatographie d’exclusion surgèles : Séparation selon la taille/masse
→ utilisation d’une phase stationnaire constituée de billes poreuses (polymérisation de sucre) → élution des grosses protéines en 1er → Petites protéines ralenties par le gel pénètre dans le gel → différents supports sur gel : séphadex, bio-gel, sépharose, ultrogel, bioglass
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Chromatographie d’échang d’ions : Séparation selon la charge (PHi)
→ Différentes résines modifiées par ajout grpt chargé : sépharoses, séphacryl, cellulose sub. - grpt - : sulfoniques, carboxyliques, phosphates, sulfeothyl - grpt + : diéthylaminoéthyl, aminoéthyl, triméthylamine → Résines chargées + ou - ①technique 1 : - fixer ensemble des protéines sur support et faire varier pH pour faire décrocher sélectivement protéines - Variations pH valeurs extrêmes peuvent provoquer dénaturation des protéines ②technique2 : - Utilisation pH fixe légèrement basique/acide puis variation de la force ionique augmente la concentration en sels : → Compétition entre grpt chargé de la résine et des protéines
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Chromatographie d’affinités : Séparation selon l’affinité
→ Phase stationnaire est un support macromoléculaire chimiquement inerte sur lequel est greffé effecteur qui présente une affinité biologique (bioaffinité) pour une protéine → 3 phases : ① fixation : seules protéines ayant affinité pour substrat sont retenues ② purification - lavage : élimine protéines n’ayant pas réalisé interactions spécifiques avec substrat ③ élution : par compétition → Très sélective et spécifique obtention d’une protéine haut degré de pureté
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Autres méthodes d’analyse et séparation des peptides en protéines
→ Analyse protéomique : - s’appuie sur techniques de chromatographie et électrophorétique et sur appareils permettant l’identification des protéines = spectromètre de masse → Cristallographie des protéines par diffraction des cristaux protéiques par des rayons X : - détermine structure tridimensionnelle - nécessite un synchrotron
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Electrophorèse SDS : Séparation selon un potentiel électrique suivant la taille/le poids moléculaire
= méthode dénaturante → électrophorèse en gel de polyacrylamide : séparation de protéines contenant lorylsulfate de sodium est appelé SDS page (sodium dodecylsulfate polyacrilamide gel electrophoresis) - matrice créée par polymérisation d’acrylamide et de disacrylamide, grosseur des pores variable et contrôlée - lorsque protéines séparées, leur visualisation peut être effectué en les colorants directement ou par bleu de Coomassie ou nitrate d’argent -détergent fort - possède longue queue hydrocarbonée hydrophobe et extrémité chargée- - interagit avec protéines par sa portion hydrocarbonée en liant leur région hydrophobe - empêche repliement et confère aux protéines une charge- - ratio constant : 1SDS pour 2AA - seul le poids moléculaire apparent et non réel des protéines sera le facteur de leur séparation (molécule avec petit PM migreront plus loin que les grosses)
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B-mercaptoéthanol & alternatives
→ B-mercaptoéthanol : provoque la réduction des ponts disulfures entraînant la séparation des SU protéiques → alternatives : - il existe une électrophorèse non-dénaturante pour analyser les protéines plasmatiques : migration dans un champ électrique au travers du maillage d’un gel en fonction de leur taille et de leur charge - électrophorèse 2D : en fonction du PHi et du PM
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Ionisation et effet du PH sur AA
→ AA sont des modèles amphotères ou ampholytes : agissent comme acide ou base en fonction de leur pH du fait de présence d’une fonction acide carboxylique & basique amine →les 3 formes de l’AA sont en équilibre en proportion variable en fonction du PH →les AA peuvent contenir des charges +/- par leur grpt : - carboxylique - - aminé + - ionisables par leurs chaînes latérales → à son PHi AA → zwitterion = forme neutre autant de + que - - PH = PHi ⇒ charge AA=0 - arg : PHi + basique = 12,5 - asp : PHi + acide = 3,9 → pour tous AA pkaCOOH = 2 & pkaNH3= 9 → AA ont PM = 110g/mol →PHi dépend du pka de COOH&NH3 et du pka des grpt ionisables portés par chaînes latérales