Structures et fonctions des protéines

1. Enzymes = catalysent les réactions chimiques dans et à l'extérieur de la cellule

2. Protéines de structure = fournissent solidité structurelle aux cellules et tissus

3. Protéines motrices = connectées au cytosquelette et permette le mouvement des cellules et du tissus

4. Protéines de transport = servent au transfert de molécules à travers la membrane

5. Protéines de signalisation = servent à la régulation de toutes les activités inter- / intracellulaires

NB. La structure détermine la fonction -> structure 3D -> structure primaire -> séquence ADN 

= la séquence d'AA du début à la fin de la molécule (=backbone) -> résulte de l'ensemble des liaisons péptidiques (= déshydratation) entre les AA

Direction = de NH2 (N-terminus) à COO- (C-terminus)

NB. Les liaisons peptidiques ont des structures de résonnance 

= structure 3D localement adoptée par certains segments d'un polypeptide

Formes : 

1. Hélice a

2 Feuillet b -> composé de brins b

3. Coude

4. Boucle 

NB. 60% sont sous forme d'hélices a et de feuillets b

- tous les CO et NH du backbone sont liés entre eux par des liaisons H

- 100° de rotation par AA => 3.6 AA par tour d'hélice 

- tous les donneurs d'H ont la même orientation

- les R de l'AA pointent vers l'extérieur

- l'hélice peut être hydrophile / hydrophobe / amphipatique (hydrophile d'un côté, hydrophobe de l'autre) -> en fonction des R

= composé de 4-5 brins b, regroupés latéralement, étirés, par des liaisons H entre les CO et NH du squelette des brins voisins

-> configuration plissée -> projection des R latéraux dessus / dessous de la chaine

-> brins b peuvent appartenir à la même chaine ou non + être de la même orientation (parallèles) ou opposés (anti-parallèles) -> regarder la direction N-term. à C-term.

Pro = forme des coudes

Hélices a = Pro très peu fréquente -> l'angle coudé brise la spirale

Feuillet b = Pro très peu fréquente -> l'angle coudé peut perturber la configuration

= virages en épingle à cheveux, composés de 3-4 R -> réorientation de la chaine dans une autre direction

-> stabilisés par une liaison H entre CO (aa1) et NH (aa4)

-> caractérisés par la présence de Gly (qui a 2H) et Pro (de par son angle rigide)

= en principe plus longues et de strucutre plus variée / moins définie que les coudes

-> tant les boucles que les coudes se trouvent à la surface de la protéine et participent aux interactions intermoléculaires

= arrangement 3D du polypeptide complet

-> maintenue par les interactions entre les chaines latérales des différents AA -> interactions hydrophobes / ioniques / ponts H (rappel : structure secondaire = dépend des liaisons H entre CO <-> NH du backbone)

-> structure tertiaire = moins fixée -> fluctuations / changements conformationnels possibles 

-> les motifs de structure tertiaire peuvent donner une indication de la fonction

= "EF hand"

-> présents dans de nombreuses protéines fixant le calcium ainsi que certains TF 

-> AA hydrophiles à des endroits clés pour fixer le Ca+ = O + H2O fixent le Ca+

Ex. Calmoduline

= se retrouve dans de nombreuses protéines fibreuses structurelles + des protéines liant l'ADN -> s'associent en oligomère grâce à motif 

-> chaque polypeptide contient une hélice a avec des répétitions de 7 AA de R hydrophobes (Val - Ala - Met)

-> R hydrophobes d'une hélice interagissent avec les R de l'autre hélice

-> Hélices a peuvent être amphipatiques -> AA hydrophile vers l'ext / AA hydrophobes vers l'int.

Ex. bZIP TF -> dans de nombreuses protéines de liaison de l'ADN

-> commun aux protéines qui lient ARN ou ADN

-> formé d'un motif à 25 AA avec 1 hélice A et 2 brins B

-> Ion Zn+ mainenu par 2 R Cys + 2 R His

= régions distinctes avec des spécificités structurelles et fonctionnelles, reliés par des régions de liaison 

-> structure "super-secondaires"

/!\ seulement pour les protéines de +15'000 Da

= niveau supérieur de l'organisation des protéines multinumériques 

-> se compose d'une association non-covalente d'unités de polypeptides monomériques multiples

-> peut parfois dépendre de liaisons cov. (ex. ponts S-S)

Ex. Anticorps 

=> molécules en forme de Y formés par 2 chaines lourdes identiques et 2 chaines légères, le tout relié par des liaisons disulfides

-> classe majeure de protéines

-> fonction dépend de l'affinitié et de la spécificité de liaison à d'autres molécules = bcq d'anticorps peuvent être produits contre une seule cible = l'antigène

-> chaque anticorps va reconnaitre une région différente de l'antigène (= les épitopes)

= constante de dissociation 

[c] du ligand requise pour que 50% de la protéine soit libre et 50% liée au ligand

-> plus Kd est faible, plus l'affinité est grande

Kd = [L]x[P] / [PL]

1. Hemoglobine

2. Myoglobine

3. Leghémoglobine

2 parties :

1. Chaine polypeptidique simple composée surtout d'hélices A

2. groupe prosthétique non polypeptidique (=hème) responsable de la fixation de l'O2

= Structure quaternaire de tétramère -> 2 sous-unités A et 2 sous-unités B identiques

-> chaque sous-unité a une structure semblable à la myoglobine

1. Une chaine polypeptidique composée surtout d'hélices A

2. Un hème

1. Anneau de protoporphyrine (= structure cyclique composée de 4 anneaux de pyrrole reliés par des ponts méthènes C=C)

2. Atome de Fe2+ relié par 4 liaisons de coordination aux N des pyrroles

NB. Fe2+ peut former 2 autres liaisons de coordination -> de chaque côté de l'anneau de pyrrole 

-> dans la désoxyhémoglobine le Fe se lie avec un R His et sort légèrement du plan de l'anneau

-> O2 va se lier au 6e site de coordination -> ré-axe Fe dans le plan de l'anneau en le tirant au centre 

-> O2 va changer la structure quaternaire de l'hémoglobine -> changement de conformation des chaines polypeptidiques + roation de 15°