Cours 9

Question 1

La structure primaire encode quoi?

Answer 1

la structure tertiaire.

Question 2

Les protéines accomplissant la même fonction ont souvent quoi?

Answer 2

la même structure.

Question 3

Des séquences différentes, mais ayant un certain nombre de propriétés communes peuvent encoder la même quoi?

Answer 3

structure tertiaire;
les structures primaires des protéines adoptant la même structure tertiaire sont parfois très différentes.

Question 4

V ou F: Les protéines orthologues dans plusieurs espèces ont une partie de la structure primaire conservée

Answer 4

Vrai

Question 5

C’est quoi une protéine orthologue?

Answer 5

protéine qui complète les meme fonctions

Question 6

Leur similitude dépend de quoi?

Answer 6

leur proximité évolutive

Question 7

Leur structure tridimensionnelle et leur fonction sont souvent mieux conservées
que quoi?

Answer 7

leur structure primaire

Question 8

La structure primaire contient un code qui permet la formation de la structure native, mais ce code est quoi?

Answer 8

dégénéré
ce qui veut dire qu’il y a des résidus et des caractéristiques très importantes dans la séquence qui sont importants pour la formation de la structure native tridimensionnelle (donc qui ne tolère peu ou pas de modifications) et d’autres résidus et caractéristiques qui sont peu importants (donc qui tolère beaucoup de modifications).

Question 9

Ces derniers éléments confèrent donc de la flexibilité, permettant ainsi à des domaines à la structure similaire d’accomplir quoi?

Answer 9

des fonctions différentes

Question 10

Exemple: le domaine liant ras (DLR) de Raf

Answer 10

Code PDB:

Complexe (gauche): 1GUA

DLR de Raf (droite): 1RRB

Comme le domaine SH3 dont on a parlé au dernier cours, le Domaine Liant Ras de Raf apparaît également dans plusieurs autres protéines. Ces protéines ont donc à la fois la structure et une fonction similaire.

Question 11

Voir slide 6

Answer 11

Ces séquences représentent des domaines liant Ras provenant de différentes protéines de différents organismes. Bien qu’elles aient la même fonction (lier Ras-GTP), vous pouvez remarquer la diversité de séquence incroyable. Par ailleurs, il y a certains résidus qui sont conservés à travers la plupart des séquences de l’alignement afin de permettre la formation de la structure et la fonction

Pour les aligner, il faut parfois tenir compte d’insertion de quelques acides aminés, ce qui est représenté ici par les traits. Ces traits permettent d’aligner les séquences sans insertion avec celles contenant des insertions.

Observez comme le pattern des résidus hydrophobes (ombré gris) est particulièrement conservé dans les structures secondaires. Quelques résidus polaires sont conservés fortement plusieurs d’entre eux sont impliqués à l’interface de liaison (ombré jaune).

Les séquence d’acides aminés de ces protéines (structure primaire) sont reliées fonctionnellement et évolutivement de manière évidente; on dit qu’on est alors en présence d’homologues fonctionnels ou d’orthologues

Question 12

Voir slide 7

Question 13

V ou F: Il y a plusieurs topologies structurales qui ont été utilisées à répétition dans différents organismes pour accomplir des tâches (fonctions) très différentes.

Answer 13

Vrai
topologie et pli sont des synonymes.

Question 14

Leur identité structurale (topologique) réside donc essentiellement dans quoi?

Answer 14

la conformation de leur squelette carboné (angle phi et psi).

Cela veut aussi dire que les similarités au niveau atomique entre ces structures sont relativement faibles, puisque la nature précise de leur chaîne latérale (étant donné leur faible identité de séquence) peut être très variable

Question 15

V ou F: Il est estimé que ces protéines ont convergé évolutivement vers des séquences distinctes permettant de former le même genre de structure tertiaire même si leur identité de séquence est très faible

Answer 15

Vrai

Question 16

V ou F: les structures tertiaires sont évolutivement mieux conservées que la structure primaire.

Answer 16

Vrai
Il en découle que plusieurs structures primaires peu semblables permettent
la formation et la stabilisation de structures tertiaires similaires.

Question 17

Comment peut-on Comprendre les protéines en utilisant la mutagenèse?

Answer 17

• Séquence codante d’une protéine d’intérêt est clonée dans un plasmide permettant la surexpression et la purification et la conservation à long terme de la séquence dans un format pratique.
• Mutations sont introduites dans la séquence codante (ADN) par PCR
• Pour comprendre la fonction (p. ex. liaison, enzymatique, repliement etc.), il faut introduire des mutations pour comparer les caractéristiques tu type sauvage et des mutants
• Les mutations doivent être taillées sur mesure à la question que l’on pose. Sauf exception, il faut éviter des mutations qui augmentent la taille de la chaîne latérale

Question 18

L’insertion des acides aminés lors de la traduction est effectuée par quoi?

Answer 18

le ribosome qui décode des triplets de nucléotides dans l’ARNm.
Ces triplets qu’on nomme codon doivent être lu dans le bon cadre de lecture (il y a trois cadres de lectures possibles), qui est le seul qui permette de produire la protéine désirée

Question 19

________ est le codon d’initiation de la traduction dans à peu près tous les organismes

Answer 19

L’ATG
Elle code pour la Met.

Question 20

Moins fréquemment d’autre codons sont utilisés pour initier la traduction, quels sont-il?

Answer 20

GUG, UUG
mais dans tous ces cas également, il code pour l’insertion d’une méthionine.

Question 21

Les codons stops sont aussi quasiment universels, quels sont-ils?

Answer 21

UAA, UAG et UGA

Question 22

Quels sont les codons stops dans le brin codant de l’ADN?

Answer 22

TAA, TAG et TGA

Question 23

pour s’y retrouver parmi les nombreux résidus d’acides aminés identiques au sein d’une même protéine, une nomenclature universelle est utilisé:

Answer 23

Méthionine en position 1: Met1 ou M1
Lysine en position 170: Lys170 ou K170
Pour une mutation lysine-alanine en position 170: Lys170Ala ou K170A

En utilisant cette nomenclature simple on peut localiser facilement le résidu d’acide aminés d’intérêt parmi tous les autres acides aminés identiques de la protéine.

Question 24

Un alignement de protéines similaires permet de révéler quoi?

Answer 24

des résidus où aucune, peu ou beaucoup de mutations sont tolérées.

Question 25

Les résidus très bien conservées (ou on observe aucune mutation) pourraient être important pour quoi?

Answer 25

la structure et la fonction surtout si l’alignement contient suffisamment de séquences diverses

Question 26

V ou F: Les mutations à effectuer pour comprendre la fonction d’une protéine peuvent aussi être choisie sur la base de la conservation d’un résidu chez des protéine homologues que l’on peut retrouver grâce à des outils tel que Blast

Answer 26

Vrai

Question 28

Alors qu’est-ce qu’une mutation conservatrice?

Answer 28

Par exemple une mutation conservatrice pour un résidu tyrosyl serait l’insertion d’une phénylalanine. De même pour certains autres acides aminés comme la Gln, le Glu, la Thr etc. Parfois ces mutations conservatrices provoquent de trop petits changements pour être utile

Question 29

V ou F: Dans certain cas, le code génétique ne permet pas d’effectuer des mutations aussi conservatrices.

Answer 29

Par exemple pour la lysine, il est difficile d’introduire une mutation pour faire disparaître le groupement amino epsilon sans inséré des groupements additionnels. Par exemple, le fait de remplacer une charge positive par une charge négative pourrait entraîner des conséquences imprévisibles. L’introduction d’une chaîne latérale plus encombrante et hydrophobe aurait des effets probablement néfastes et ininterprétable: agrégation, perte de la structure native etc.

Question 30

C’est pourquoi dans plusieurs cas, on utilisera les mutations ________

Answer 30

Alanine qui ont le mérite de raccourcir la chaîne, en introduisant un groupement méthyle qui est présent dans tous les acides aminés sauf la glycine.

Question 31

Ce qui signifie que pour un résidu Gly, il n’y a pas de solution idéale offerte par le code génétique. Il faudrait donc peut-être se résoudre à introduire une alanine à la place d’une glycine bien que dans ce cas cela augmente la taille de la chaine latérale. C'est __________

Answer 31

C’est la seule exception qui devrait être envisagée.

Question 32

V ou F: Pour choisir des mutations que l’on veut effectuer expérimentalement pour comprendre par exemple la structure ou la fonction d’une protéine, les mutations peuvent être effectuées au hasard, mais c’est souvent moins efficace

Answer 32

Vra

Question 33

Dans certains cas, il n’y a pas d’alignement disponible, mais on a une bonne idée de la région à tester. On peut alors entreprendre ....

Answer 33

la mutation systématique des résidus dans une région donnée. La mutation de ces résidus en alanine est alors de mise. On peut muter en glycine les résidus alanine. Il n’y a pas de mutation idéale pour les résidus glycine.

Question 34

Les anticorps aussi appelés immunoglobulines ont tous la même structure de base composée de quoi?

Answer 34

deux chaînes lourdes et deux chaînes légères unies par 4 ponts disulfures.

Question 35

Ce qui est remarquable avec les anticorps est ....

Answer 35

la conservation de leur structure combinée à la diversité incroyable des épitopes qu’ils peuvent reconnaître.

Question 36

Ces deux propriétés sont conciliées par la présence de quoi?

Answer 36

régions à la structure primaire constante (CH et CL) et de régions à la structure primaire très variable qui permettent de lier une diversité phénoménale d’antigènes.

Question 37

les carbohydrates permettent de cibler les anticorps à quoi?

Answer 37

un tissu en particulier ou d’induire une réponse immunitaire (par exemple la phagocytose).

Question 38

Le fragment FAB obtenu par clivage protéolytique peut reconnaître à lui seul quoi?

Answer 38

l’épitope

Question 39

Voir slide 12: Analyse des protéines sur gel: exemple avec un anticorps (IgG)

Answer 39

Traduction de la légende a). a) L’anticorps intact a une masse moléculaire (Mw) de 150 KDa et est composé de deux chaînes lourdes (53 KDa) et deux chaînes légères (23 KDa). L’ajout de l’agent réducteur bêta mercaptoethanol (BME) brise les ponts disulfures, libérant ainsi les divers polypeptides Composant l’anticorps

Question 40

Le gel SDS-PAGE permet de mesurer quoi?

Answer 40

la masse moléculaire des protéines en utilisant un marqueur de référence (contenant des protéines avec des masses moléculaires connues)

Question 41

Dans le gel SDS-PAGE, qu'est-ce qui permet de mesurer la masse moléculaire d’une seule chaîne polypeptidique.

Answer 41

les protéines sont dénaturées par le détergent SDS et l’ajout d’un agent réducteur qui détruit les ponts disulfures

Question 42

Si on omet le détergent SDS et l’agent réducteur habituellement ajouté aux échantillons chargés sur gel, il est possible de mesurer quoi?

Answer 42

l’oligomérisation (ou la structure quaternaire) des protéines, y compris celle formant des complexes grâce à des ponts disulfures.

Question 43

D’autre techniques permettent de déterminer le niveau d’oligomérisation des protéines comme quoi?

Answer 43

Les plus connus sont la diffusion dynamique de la lumière et l’ultracentrifugation analytique

Question 44

Comme nous en avons parlé dans un cours précédent d’autre types de gels permettent de déterminer quoi?

Answer 44

le pI

Question 45

Résumé: électrophorèse gel polyacrylamide pour les protéines

Answer 45

Gel non-dénaturant ou natif (sans Sodium Dodécyl Sulfate ou SDS): la protéine reste sous sa forme native. Gel SDS-PAGE sans agent réducteur: les interactions non-covalentes sont détruites, mais pas les ponts disulfures. Gel SDS-PAGE avec agent réducteur: les interactions non-covalentes et les ponts disulfures sont détruits.

Question 46

la protéine dans un gel non-dénaturant migre en fonction de quoi?

Answer 46

sa masse moléculaire et de sa charge nominale.

Question 47

Voir slide 15

Answer 47

Ce qui est représenté ici pour le complexe formé entre un anticorps et son antigène est applicable à l’exemple du complexe entre le DLR de Raf et Ras décrit au début de ce cours ou de manière plus large pour les complexes qui sont formés entre un ligand et son récepteur, entre deux protéines formant une structure quaternaire ou entre un substrat et une enzyme. La cible peut également être une protéine.

Question 48

Les mêmes types d’interactions non-covalentes étudiées dans la structure des protéines sont cruciales à la formation d’un quoi?

Answer 48

d’un complexe anticorps-antigène et en fait à tout complexe protéique.

Question 49

L’interaction entre l’anticorps et son antigène (plus largement entre une protéine et son ligand) repose sur quoi?

Answer 49

non seulement sur la forme, mais également sur la formation d’interactions non-covalentes spécifiques du même type que nous avons discuté précédemment dans le cours.

Question 50

C'est quoi le phénomène de coopérativité?

Answer 50

lorsqu’un ligand a plusieurs sites de liaison sur une protéine et que les évènements de liaison du ligand ne sont pas indépendants les uns des autres

Question 51

Le modèle classique pour introduire le concept de liaison coopérative est quoi?

Answer 51

le transport de l’oxygène par l’hémoglobine et la myoglobine.

Question 52

Les interactions moléculaires entre un ligand et ses sites de liaison multiples sur protéine donnée peuvent être:

Answer 52

Indépendant (non-coopératif): le ligand se lie successivement à chaque site de liaison avec la même affinité. Dépendante (coopératif): le ligand se se lie à chaque site de liaison avec une affinité variable, fonction de l’occupation préalable ou non d’un ligand à un des autres sites de liaison. La liaison est dite coopérative si l’affinité du ligand pour son site de liaison est augmentée lorsqu’un ou plusieurs autres sites sont occupés. La liaison est dite à coopérativité négative ou anti-coopérative si l’affinité du ligand pour son site de liaison est diminuée lorsqu’un ou plusieurs autres sites sont occupés.

Question 53

L’hémoglobine et la myoglobine ont des rôles extrêmement différents. La différence critique à retenir est.... (voir slide 18)

Answer 53

la myoglobine est résidente des tissus périphériques alors que l’hémoglobine est exprimée dans les globules rouges et est donc transporté dans le sang. Via la circulation sanguine, l’hémoglobine passe des poumons, une région riche en oxygène, aux capillaires dans les tissus périphériques, une région pauvre en oxygène. Alors que la myoglobine capte l’oxygène dans un contexte relativement homogène et constant, l’hémoglobine doit successivement lier l’oxygène avec la plus forte efficacité possible dans les poumons tout en étant capable de libérer l’oxygène de la manière également la plus efficacement possible dans les tissus

Question 54

Voir slide 19: Comparaison structurale entre la myoglobine et l’hémoglobine

Answer 54

Myoglobine (monomère): Liaison non-coopérative du ligand Hémoglobine (tétramère): Liaison coopérative du ligand La myoglobine a une structure tertiaire identique à une sous-unité de l’hémoglobine.

Question 55

Comment est formé l'hème?

Answer 55

- L’hème est une protoporphyrine IX complexé à un atome de Fe(II) - L’hème est coordonné par deux histidines, dont l’une via l’atome d’oxygène (ici la myoglobine)

Question 56

Voir slide 21

Question 57

Quelle est la formule générale de la constante de dissociation?

Answer 57

AxBy <-> xA + yB KD = [A]x [B]y / [AxBy]

Question 58

Quelle est la formule de dissociation pour la myoglobine?

Answer 58

MbO2 <-> O2 + Mb KD = [Mb] [O2] / [MbO2]

Question 59

Dans le cas d’une protéine B où il y a un seul site de liaison du ligand A, cette formule est très pratique puisque....

Answer 59

si x= y =1, alors lorsque [A]= KD, [B]= [AB], alors KD correspond à la concentration de A libre à laquelle B est à moitié dissocié (c’est-à-dire [B]/([AB]+[B])= ½).

Question 60

La formule sert à représenter quoi?

Answer 60

l’affinité d’un ligand (oxygène) pour sa protéine cible (myoglobine ou hémoglobine). Elle peut également servir à mesurer l’affinité d’une protéine pour un autre partenaire protéique ou d’un substrat pour une enzyme

Question 61

La KD correspond à quoi?

Answer 61

une concentration (exprimée en mol/l ou M).

Question 62

La KD donne effectivement la concentration de ligand à laquelle ___% des sites de liaison sont saturés; donc ______

Answer 62

50% donc plus la KD est faible plus l’interaction est forte.

Question 63

V ou F: Presque tous les sites de liaison sont saturés lorsque la concentration du ligand est 10 x KD.

Answer 63

Vrai

Question 64

La constante de dissociation KD est relié à l’énergie libre ∆G par la relation .......

Answer 64

∆G0 = -R T ln KD

Question 65

***Voir slide 25-30: Courbe de saturation d’un processus non-coopératif

Question 66

C'est quoi le coefficient de Hill?

Answer 66

est une valeur sans unité qui indique le niveau de coopérativité d’une liaison. Elle est une valeur propre à un couple ligand-protéine (récepteur) spécifique. La valeur du coefficient de Hill dans ce cas-là est égal ou inférieur au nombre de sites de liaison. le coefficient de Hill (h) indique la coopérativité d’un processus. En principe, h est toujours < n (n étant le nombre de site de liaisons par molécules).

Question 67

V ou F: la coopérativité dans un processus de liaison (c-à-d l’interaction d’un ligand sur une protéine) requiert de la communication entre les sites de liaison

Answer 67

Vrai Ex: Quand O2 arrive au prmier site de laison sa change la forme du site des autres de pour être capable de mieux lier les autres O2

Question 68

Comment se fait la la transition de la conformation T vers la conformation R?

Answer 68

Désoxyhémoglobine: Remarquer la forme dôme (vers le haut) adoptée par l’hème. Plusieurs acides aminés importants apparaissent en couleur Transition: La coordination de l’oxygène par l’atome de fer applatit l’hème, ce qui crée un contact avec la chaîne latérale de la valine de l’hélice FG: intro. de tension (aa. noté ici) Oxyhémoglobine: Un léger changement d’orientation de l’His F8 induit un déplacement de Val FG5 vers la droite et un déplacement plus grand encore de l’hélice FG La protéine est flexible pour réagir à la liason du ligand La liaison de l’O2 introduit une tension qui est relâchée dans l’état R par le déplacement d’une chaîne d’un résidu valyl.

Question 69

V ou F: En mutant l’histidine il n’y a pu de coopérativité

Answer 69

Vrai L’His F8 (proximale) a été mutée en glycine. Si on coordonne un imidazole libre pour permettre l’association de l’O2 à l’hème dans ce contexte, il y a perte de coopérativité, car l’absence de la chaîne latérale de l’His empêche la communication à l’hélice du signal transmis par la liaison de l’O2 sur l’hème: d’où le bris de communication

Question 70

Quelle est la différence entre T et R d'un coté structural?

Answer 70

Hélice F: partie mobile induit des changements dans d’autres hélices La transition de la conformation T vers la conformation R est visible par le rétrécissement de la cavité.

Question 71

Que veut dire T et R?

Answer 71

T = tendu quand pas ou peu d’O2 lié R = relaxé et quand forte affinité avec l’O2

Question 72

Quand est-ce que les interaction non-covalentes sont détruites?

Answer 72

lors de la commutation entre les conformations T- (tendues) et la conformation R- (relaxées) de la structure quaternaire de l’hémoglobine. Le bris de ces interactions est compensé par la liaison de l’oxygène.

Question 73

Quand est-ce que l'espèce T et R sont favorisé?

Answer 73

R en absence d’O2, a plus d’énergie que T et vice versa Quand peu d’O2 – T est favorisé Quand beaucoup d’O2 – R est favorisé L’état R est fortement stabilisé, par rapport à l’état T, en présence d’oxygène. Dans ces conditions, il devient l’espèce dominante