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Protéines - Structure primaire et secondaire

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Citer les 9 rôles des protéines

  • Enzymatique
  • Energétique
  • Contractile
  • Défense
  • Transport
  • Régulation de l’expression du génome
  • Structure de soutien
  • Signalisation
  • Stockage

Rôle enzymatique

Rôle dans le métabolisme (catabolisme, anabolisme) 

Méthyltransférase 


Rôle énergétique 

Versant nutriotionnel 

Caséine de lait


Rôle dans la contraction 

- Dans la cellule : actine et tubuline 

- Dans les tissus : troponine I/T/C et tropomyosine (coeur et muscles)


Quelles protéines peuvent être des marqueurs d’une lyse cardiaque ?

Lyse = rupture membranaire

Troponine Ic et Tc (ce sont les isoformes cardiaques) peuvent être des marqueurs de la lyse cardiaque


Rôle de défense 

Contre les agressions extérieurs (des autres espèces)

Immunoglobulines G, M, A et IgE pour les allergies 


Rôle de Transport

- Transport sanguin permettant la solubilisation (molécules apolaires dans l’eau) ou protection de molécules fragiles 

Transferrine : Fer

Céruléoplasmine : Cuivre

Rétinol Binding Protein : rétinol (vit A)


Rôle de régulation du génome 

Facteurs de transcriptions

RARs et RXRs sont des récepteurs de rétinoïde > catabolisme de l’acide rétinoïque 


Rôle de structure 

Architecture cellulaire et tissulaire 

- Cytosquelette (tubuline, actine...)

- Cartilage et tendons (collagène)

- Cheveux et ongles (kératine)


Rôle de signalisation

Récepteur, neurotransmetteur, Hormone, messager cellulaire...

Cytokine


Rôle de Stockage

Ferritine : stock le fer


Dans quelle configuration les acide aminés se trouvent-ils au sien d’une protéine ? Pourquoi ?

Ils se trouvent en TRANS pour éviter l’encombrement stérique (gène le contact avec d’autres molécules). La protéine est ainsi thermodynamiquement stable 


Exception à la configuration TRANS

Enchaînement Proline + Sérine ou Thréonine (CIS)


Quelle exception présente le glutathion ? Quel est son actif ?

Sa liaison peptidiue se fait sur le carbone C gamma et non le carbone alpha. 

C’est un antioxydant


Quelle enzyme permet de passer un acide aminé CIS en TRANS

Pin1 : Prolyl cis-trans Isomérase 


Quand la Prolyl cis-trans Isomérase est-elle utile en pathologie 

Sert à passer l’Amyloid Précurseur Protéin en CIS pour éviter son clivage en Peptide A Beta, dont l’accumulation mène à Alzheimer


Quelle thérapie pour Alzheimer ?

Augmentation de la Pin1. 


Qu’est-ce qui nous permet d’utiliser la Loi de Beer Lambert 

La mésomérie de la liaison peptidique permet une vibration/absorption dans les Infrarouges (attention, les AA absorbent dans les UV).


Ou se situe le pic d’absorbance des protéines ?

Entre 1600 et 1700 cm-1 (soit dans les IR). 


Quelle est l‘intensité d’absorbance de l’albumine pour 1,3 mg/mL ?

Intensité de 1,5. 


Quelles sont les 4 méthodes de séparation des protéines en solution

  • Précipitation 
  • Chromatographie
  • Ultracentrifugation
  • Electrophorèse

Donner les 3 types de chromatographie utilisables 

  • Gel de filtration/exclusion : selon le PM
  • Résine échangeuse d’ions 
  • Chromato. Par affinité : Ac/Ag et Enzyme/substrat 

Qu’utilisent-on pour la précipitation ?

Du sulfate d’ammonium ou de sodium 


En quoi consiste l’ultraCENTRIFUGATION ?

Séparation selon la constante de sédimentation (de Svedberg)


Quels sont les deux types d’éléctrophorèse 

  • Monodimensionnelles
  • Bidimensionnelle 

Origines de la Leucinose

- Déficit en céto-acide décarboxylase, responsable de la dégradation de Val, Leu, Ile (alpha céto-acides à chaîne ramifiée)

- Malfonction de l’enzyme

- Déficit en thiamine, cofacteur de l’enzyme (plus rare)


Quelle est la relation entre la vitesse e migration de la protéine et son PM ?

Vitesse inversement proportionnel au poids.


Citer les 3 diagnostiques pouvants être posés selon une électrophorèse monodimensionnelle à l’agarose. 

  • Diminution surface albumine (la + loin, donc proche du +) : dénutrition
  • Continuité Zone Gamma et Beta 1 et 2 (bloc Gamma Beta) : Atteinte hépatique alcoolique
  • Pic zone Gamma : Altération/clône au niveau de la moelle osseuse 

Explication électrophorèse bidimensionnelle 

  1. Migration selon charge naturelle (selon pH et pHi)
  2. Equilibration des charges
  3. Migration selon PM

Permet de visualiser les différences de charge ET de taille en même temps car les mesures sont sur deux axes différents


A quoi correspond la structure primaire de la protéine

Enchaînement des AA 


A quoi correspond la structure secondaire d’une protéine

Arrangement en 3D grâce aux liaisons faibles 

Présence de motifs : hélice alpha ou feuillet beta


A quoi correspond la structure tertiaire d’une protéine ?

Arrangement d’éléments de structure secondaire différents (hélice, feuillet...) entre eux sur une même chaîne. Présence de repliements


A quoi correspond la structure quaternaire d’une protéine ?

Association moléculaire 


A quoi correspond une protéine globulaire, quel autre nom lui donne-t-on ?

  • Forme compact 
  • Rapport axial faible > sphère en solution
  • Sphéroprotéine 

Qu’est-ce que le rapport axial ?

+ GRAND axe de la prot en 3D / + PETIT axe de la protéine en 3D


A quoi correspond une protéine fibreuse ? Quel est l’autre terme utilisé ? 

  • Fibreuse ou fibrillaire 
  • Rapport axial élevé (fine et longue)
  • Scléroprotéine 

Exemple de protéine :

- Globulaire

- Fibreuse

- Globulaire : albumine

- Fibreuse : protéine de structure, kératine alpha


Quelle dénomination pour :

  • 2 à 20 AA
  • 20 à 100 AA
  • + 100 AA
  • 2 à 20 : oligopeptide
  • 20 à 100 : polypeptide
  • +100 : protéine 

Comment appelle-t-on une protéine/peptide à plusieurs chaînes ? Et à une chaîne ? 

- Une chaîne : Mono-unitaire

- Plusieurs chaînes : Multi-unitaire 


Dénomination peptide/protéine contenant uniquement des AA 

Peptide simple / Holopéptide / Holoprotéine 


Dénomination peptide/protéine contenant des AA et des groupements prosthétiques

Peptide conjugué / Hétéropeptide / Hétéroprotéine 


Relation Taille et Poids Moléculaire 

1 AA = 110 Da


Intervalle de nombre de AA des protéines connues dans le corps 

De 104 à 30 000 AA


Taille et Poids Cytochrome C humain 

104 AA ; 13 000 Da


Taille et Poids Moléculaire Titine 

30 000 AA , 3 000 000 Da


Dans quel sens lit-on la protéine ? Pourquoi ?

Sens N-term > C-term 

Car elle a été synthétisée dans ce sens, correspondant au sens 5’ > 3’ de l’enchaînement des nucléotides. 


Nomenclature chaîne d’Acide aminées règle de suffixe 

Terminaison par « yl » sauf pour le C-term


Quels sont les deux phénomènes qui décrivent la mésomérie de la liaison peptidique ?

Phénomènes liés à la libre circulation des electrons entre les atomes de cette liaison :

  • Phénomène de pseudo-ionisation
  • Phénomène de résonnance entre LD et LS. 

Taille :

dL < Liaison peptidique < sL

1,24 < 1,32 < 1,46/1,51 

(Angström 10^-10 m)


La liaison peptidique est-elle stable ?

Oui


Comment hydrolyser la liaison peptidique ?

  • Thermique : Ebullition en solution aqueuse
  • Chimique : Acide ou Base forts
  • Enzymatique : Peptidase/protéinase 

Refaire le tableau complet du séquençage des protéines, de l’étape 1 à la 6

Voir cours 


Quels sont les 5 intérêts/possibilités de l’utilisation de séquences primaires ?

  • Retrouver l’appartenance à une famille (car caractéristiques structurales communes, ex : Ig)
  • Retrouver la structure tertiaire (car certaines structures primaires favorisent certaines structure tertiaires)
  • Retrouver les fonctions et/ou la localisation de la protéine dans la cellule grâce au N-term 

- Adressage intracellulaire : le N-term peut faire office de signal permettant de diriger la protéine dans la cellule vers son emplacement fonctionnel

- Contrôle de l’export : N-term permet ou empêche l‘export de la protéine hors de la cellule. 

  • Recherche de protéines homologues d’une espèce à une autre (ou en cas de substitution, savoir si elle est conservatrice de la fonction ou non conservatrice de la fonction).
  • Etude de la taxonomie (liens de parenté entre différentes espèces)

Détailler le processus de dépistage de drépanocytose 

1. Analyse desérythrocytes par élecrophorèse SDS+PAGE. COMPARAISON HBA et HBS (toujours comparer protéine connue à inconnue ou potentiellement mutée)

  • Migration à l’autre pôle : individu non atteint, témoin
  • Migration divisée en deux phases, une ayant moins migré que l’autre : individu drépanocytaire hétérozygote 
  • Migration faible : individu drépanocytaire homozygote. 

2. Vérification par analyse des 28 peptides composants l’hémoglobine 

  • Hydrolyse de l’hémoglobine par la trypsine 
  • Séquençage 
  • Si 6e codon d’un de ces 28 peptides présente une mutation GAG > GTC et donc Glu > Val = drépanocytose. 

Pourquoi la drépnocytose (mutation 6e codon Glu > Val) est elle pathologique ? Décrire le processus problématique 

  • Val du 6e codon d’un feuillet Beta interagira (alors que gGlu ne le fait pas)  avec Phe 85 et Leu 88 d’une autre chaîne Beta.
  • Ces interactions sont des interactions hydrophobes
  • Les interactions hydrophobes rendent la protéine moins solubles lorsqu’elle est sous forme désoxy-HbS (hémoglobine déchargée en oxygène)
  • Précipitation de l’HbS
  • Anémie falciforme 
  • Obstruction des capillaires 
  • Risque de thrombose. 

Quelles sont les deux nouvelles techniques d’étude des séquences primaires?

  • Finger map ou Carte peptidique 
  • Protéomique / Peptidomique 

Expliquer le principe de carte péptidique 

Comparaison entre l’hydrolysat (produit de l’hydrolyse) d’une molécule connue avec une molécule soupçonnée mutée ou différente. (Ex : drépanocytose)


Expliquer le principe de Protéomique/Péptomique

Technique bidimensionnelle :

Electrophorèse bi-dimensionnelle + analyse par spectrométrie de masse 


Quelle disposition (structure secondaire) est la plus simple et la plus fréquente en biochimie humaine pour un polypeptide ? 

L’hélice alpha 


Hélice : 

- Type de pas

- Nombre d’AA par tour

- Longueur d’un tour d’hélice en Angstrom

- Largeur d’un tour d’hélice en Angstrom

- Longueur moyenne de l’hélice en Angstrom 

- Nbre moyen d’AA dans une hélice 

 

- Pas droit largement favorisée chez l’homme

- 3,6 AA par tour

- Tour = 5,6 Angstrom de long, 5 Angstrom de large (diamètre)

  1. - Longueur hélice moyenne = 18 Angstrom

- Environ 12 à 13 AA par hélice 


Valeur de Psi et de Phi dans l’hélice alpha à pas droit

Psi : - 45 à - 50 °

Phi : - 60 °


Ou se font les liaisons H sur l’hélice ?

Du C=O de l’AAn au NH de l’AAn+4 (soit tous les 5 AA)


Combien y’a t-il d’AA par tour en moyenne sur une hélice Pi ? 

4,4 (plus compacte)


Combien d’AA par tour possède l’hélice la plus étirée mentionnée dans le cours ?

3 AA


Ou se situent les groupements R sur un feuillet beta ? 

Ils se placent perpendiculairement par rapport à l’axe principal du zigzag. 


Quelle distance y‘a t-il dans un brin beta entre deux groupements identiques (entre deux NH ou entre 2 C=O) ? Soit la longueur d’un AA

3,5 Angstrom


Quelle distance y a t-il entre deux groupement ipsilatéraux d’un brin Beta ? (Du même côté du zigzag)

7 Angstrom (3,5 x 2)


Comment se comporte un brin beta en solution ?

Il se liera toujours par liaisons hydrogène à un autre brin Beta formant ainsi un feuillet beta. 


Laquelle de la structure parallèle et de la structure antiparallèle est la plus stable ? Pourquoi ? 

Antiparallèle. Dans ce cas les liaisons hydrogène s’établissent plus facilement et sont donc plus durs à rompre.  


Citer les différentes structures secondaires possibles

- Helice alpha

- Helice pi

- Feuillet beta et brin beta

- Coude Beta 

- Boucle omega  


Donner une définition simple de la structure secondaire

C’est l’orientation spatiale entre 2 AA adjacents au sein d’un peptide/protéine


Quelles sont les liaisons permettants la formation du glutathion ?

1 liaison peptidique, 1 liaison isopeptidique. 


Combien de variétés de collagène existe-il ?

30


Quel pourcentage de la masse protéique extracellulaire le collagène représente-il ?

25%


Donner les 4 étapes principales de la formation du collagène sans détailler

- Hélice alpha à pas gauche

- Tropocollagène : 3 x hélice à pas gauche pour former hélice à pas droit

- Hydroxylation des prolines

- Formation de liaisons allysine aldol pour former une fibrille 


Combien d’AA possède l’hélice alpha du collagène ?

350 AA


Quelles sont les mensurations du tropocollagène

- 1050 AA

- 300 nm de longueur

- 1,5 nm de diamètre 

 


Quels sont les groupements R qui se retrouvent à l’intérieur du tropocollagène ?

1 AA/3 est la glycine, R = H, qui présente donc toujours son groupement R à l‘intérieur du tropocollagène. 


Quelles sont les enzymes intervenants dans le processus de formation de la fibrille de collagène ? Quand interviennent-elles ?

- Prolyl hydroxylase : hydroxylastion des prolines avant la réticulation. Permet l’interaction avec l’eau. 

- Lysine oxydase (LOXL0 à LOXL4) permet la formation du dérivé aldéhyde de la lysine : l’allysine. 


Quel est le diamètre de la fibrille de collagène ?

50 nm de diamètre 


Quelles sont les 2 pathologies liées à un défaut de collagène ? (Hors scorbut)

- Ehlers Danlos

- Osteolathyrisme


Donner les causes, les conséquences et les manifestations du scorbut 

Cause : Déficit en vitamine C (cofacteur)

Conséquence : Pas d’hydroxylation de la proline > pas d’interaction avec H2O > déshydratation du collagène et fragilisation.

Manifestations : fragilité des téguments, déchaussement des dents 


Donner les causes, conséquences et manifestations du syndrôme d’Ehler Danlos

Cause : Anomalie génétique lié aux enzymes Lysyl-oxydase (les 5) 

Conséquence : l’absence ou le non fonctionnement de la réticulation du collagène et de l’élastine

Manifestations : hyperextensibilité des articulations, de la peau, fragilité des vaisseaux 

 


Donner les causes, conséquences et manifestations de l’ostéolathyrisme

Cause : inhibition de la Lysyl-oxydase par ingestion de Beta-aminoproprionitrile (contenue dans les graines de pois sucrés Lathirus adoratus)

Conséquence : Diminution de la réticulation du collagène, de l’élastine...

Manifestation : anomalies des os, des articulations et des vaisseaux sanguins. 


De quels acides aminés le glutathion est-il formé ?

Gamma-glutamyl/Cystéinyl/Glycine 


Ou se situent les groupements R sur une hélice alpha ? 

A l’extérieur