Chapitre 3 les prot

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Chapitre 3 les protéines
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• Forme et structure des protéines
• Fonctions des protéines

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• Forme et structure des protéines
• La forme des protéines est déterminée par leur
  séquence en acides aminés
• Acides aminés polaires et non-polaires
• Liaison peptidique
• Forces déterminant les repliements
• Les protéines sont construites par assemblages de
  motifs structuraux communs
• Hélice a
• Feuillet plissé b

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• Forme et structure des protéines
• Les domaines sont les unités fondamentales de
  lorganisation des protéines
• Les protéines représentent une fraction minimes
  des polypeptides théoriquement possibles
• Les protéines peuvent être classées en familles

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Les protéines sont des polypeptides
À pH 7, les groupes carboxyl et amine sont ionisés
eau
Formation du lien peptidique Avec élimination
dune molécules deau
Liaison peptidique
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• Forme et structure des protéines
• La forme des protéines est déterminée par leur
  séquence en acides aminés
• Acides aminés polaires et non-polaires
• Liaison peptidique
• Forces déterminant les repliements
• Les protéines sont construites par assemblages de
  motifs structuraux communs
• Hélice a
• Feuillet plissé b

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Composants de la chaîne polypeptidique
Squelette polypeptidique
chaîne latérale non polaire
chaîne latérale polaire
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10 aa polaires
10 aa non polaires
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Les protéines sont des polypeptides
Chaines latérales
Squelette polypeptidique
Extrémité C-terminal
Extrémité N-terminal
Liaisons peptidiques
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Limitations stériques des liaisons peptidiques
acide aminé
liaisons peptidiques
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Les protéines se replient dans la conformation de
moindre énergie
liaisons hydrogène
liaisons ioniques
Attraction de van der Waals entre atomes en
contact
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Les forces hydrophobes participent au repliement
des protéines
chaînes latérales polaires
chaînes latérales non-polaires
La région hydrophobe centrale contient
les chaînes latérales non-polaires
Les chaînes latérales polaires exposées à
lextérieur peuvent former des liaisons H avec
leau
Polypeptide déroulé
Polypeptide replié en milieu aqueux
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• Forme et structure des protéines
• La forme des protéines est déterminée par leur
  séquence en acides aminés
• Acides aminés polaires et non-polaires
• Liaison peptidique
• Forces déterminant les repliements
• Les protéines sont construites par assemblages de
  motifs structuraux communs
• Hélice a
• Feuillet plissé b

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Hélice a
chaîne latérale dacide aminé
N-terminal
oxygène
liaison hydrogène
carbone
hydrogène
azote
C-terminal
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Hélice a
Hélice a
NH2
carbone
azote
COOH
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Feuillet plissé b
C-terminal
liaison hydrogène
chaîne latérale dacide aminé
hydrogène
carbone
azote
liaison peptidique
oxygène
N-terminal
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Feuillet plissé b
NH2
COOH
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Feuillets anti-parallèles ou parallèles
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Enroulement de polypeptides
bande daa hydrophobes  a  et  d 
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• Forme et structure des protéines
• Les domaines sont les unités fondamentales de
  lorganisation des protéines
• Les protéines représentent une fraction minimes
  des polypeptides théoriquement possibles
• Les protéines peuvent être classées en familles

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Les domaines sont les unités fondamentales de
lorganisation des protéines
domaine SH3
petit domaine kinase
grand domaine kinase
kinase Src
domaine SH2
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Modèle en relief de Src
domaine SH3
petit domaine kinase
grand domaine kinase
domaine SH2
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Les domaines sont constitués darrangements de
chaînes a et de feuillets b
protruding loop
région variable dimmunoglobulibe
domaine de liaison au NAD de lenzyme
déshydrogénase lactique
Cytochrome b562
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• Forme et structure des protéines
• Les domaines sont les unités fondamentales de
  lorganisation des protéines
• Les protéines représentent une fraction minimes
  des polypeptides théoriquement possibles
• Les protéines peuvent être classées en familles

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Les protéines ont été sélectionnées

• 20 acides aminés
• Polynucléotides
• de 4 aa 204 160.000 possibilités
• de 300 aa 20300 10390 possibilités!
• Les protéines ont été sélectionnées pour leur
  stabilité structurelle qui définit leur fonction

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• Forme et structure des protéines
• Les domaines sont les unités fondamentales de
  lorganisation des protéines
• Les protéines représentent une fraction minimes
  des polypeptides théoriquement possibles
• Les protéines peuvent être classées en familles

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2 membres de la famille des sérine protéases
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La comparaison des structures tridimensionnelles
peut révéler lappartenance à une même famille
hélice 2
hélice 3
hélice 1
hélice 1
hélice 2
hélice 3
a2 de levure
engrailed de Drosophile
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• Forme et structure des protéines
• Les domaines sont les unités fondamentales de
  lorganisation des protéines
• Les protéines représentent une fraction minimes
  des polypeptides théoriquement possibles
• Les protéines peuvent être classées en familles
• Les protéines ne peuvent adopter quun nombre
  limité de repliements
• Homologie de séquences
• Recherche de  séquences signatures 
• Les  réassortiment de modules 

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Recherche de domaines homologues par comparaison
de séquences
séquences  signatures 
homme
comparaison de séquences
Drosophile
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Le  réassortiment  de domaines crée des
protéines variées
domaine de fixation du calcium
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Exemples de  modules  protéiques
boucles
Feuilllets b plissés
module immunoglobuline
module fibronectine de type 3
module  kringle 
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La fibronectine est formée de lalignement de
modules fibronectine de type 3
4 module fibronectine de type 3  en ligne 
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La complexité des protéines de vertébrés

• Génome humain 30000 35000 gènes
• (C. elegans 19000 gènes)
• Seulement 7 des domaines protéiques des
  vertébrés ne sont pas présent chez les
  invertébrés
• Différence réassortiment des domaines beaucoup
  plus complexe chez les vertébrés

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• Forme et structure des protéines
• Les protéines sassemblent souvent pour former
  des complexes de plusieurs polypeptides
• Assemblage globulaire
• Assemblage en filaments allongés

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Dimère du répresseur bactérien Cro
37
Neuraminidase tétramère de 4 monomères identiques
38
Hémoglobine tétramère symétrique de 2
sous-unités différentes
Hème (fixation d02)
39
Exemples dassemblage de polypeptides
sous-unités libres
structures assemblées
dimère
site de liaison
hélice
sites de liaison
anneau
sites de liaison
40
Le filament dactine résulte de larrangement
hélicoïdal de protéines dactine
molécule dactine
Terminaison -
Terminaison
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• Forme et structure des protéines
• Les protéines sassemblent souvent pour former
  des complexes de plusieurs polypeptides
• Assemblage globulaire
• Assemblage en filaments allongés
• Certaines protéines sont allongées les protéines
  fibreuses

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Les filaments de kératine sont constitués de
lassemblage de protéines fibreuses
43
Le collagène est formé dune triple hélice
inextensible de protéines de collagènes enroulées
sur elles-mêmes
section dun fibrille de collagène
molécule de collagène
triple hélice de collagène
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• Forme et structure des protéines
• Les protéines sassemblent souvent pour former
  des complexes de plusieurs polypeptides
• Assemblage globulaire
• Assemblage en filaments allongés
• Certaines protéines sont allongées les protéines
  fibreuses
• Souvent, des liaisons covalentes stabilisent les
  protéines extracellulaires

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Les molécules délastine sont reliées par des
liaisons covalentes
fibre élastique
RELAXATION
EXTENSION
molécule délastine
liaison
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Les pont di-sulfures (covalents) stabilisent les
protéines extracellulaires
oxydation
liaison di-sulfure inter-chaine
réduction
liaison di-sulfure intra-chaine
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• Forme et structure des protéines
• Les protéines sassemblent souvent pour former
  des complexes de plusieurs polypeptides
• Assemblage globulaire
• Assemblage en filaments allongés
• Certaines protéines sont allongées les protéines
  fibreuses
• Souvent, des liaisons covalentes stabilisent les
  protéines extracellulaires
• Les protéines servent souvent de sous-unités pour
  la formation de larges structures

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Lassemblage de protéines globulaires en
hexagones répétés
feuillet plat
sous-unité
tube hélicoïdal
1. Économie génomique 2. Versatilité 3.
Elimination des erreurs
49
Formation des capsides virales sphériques par
assemblages de protéines globulaires
Virus SV40
50
Beaucoup de protéines peuvent se rassembler
spontanément en larges complexes
TMV
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• Forme et structure des protéines
• Fonctions des protéines
• Les protéines se lient à dautres molécules
• configurations des sites de liaison
• la constante déquilibre mesure laffinité de
  liaison
• Les enzymes allostériques ont 2 ou plus de 2
  sites de liaison

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Liaison sélective dune protéine à une autre
molécule
liaisons non covalentes
ligand
site de liaison
protéine
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Le site de liaison oriente les acides aminés
impliqués dans la liaison au ligand
chaines latérales des acides aminés
protéines dépliée

• Exclusion deau
• Rassemblement de charges
• Création de groupes réactifs

site de liaison
protéines repliée
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Création dun groupe réactif dans le site de
liaison des sérine protéases
réarrangement de liaisons hydrogène
sérine réactive
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3 types dinterface de liaisons entre protéines
brin
surface
Surface 1
Surface 2
Hélice 1
Hélice 2
C. surface/surface
A. surface/brin
B. hélice/hélice
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Régulation allostérique positive
INACTIF
ACTIF
10 actif
90 actif
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Régulation allostérique négative
ACTIF
90 actif
10 actif
INACTIF
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Transition allostérique coopérative
Enzyme inactif
inhibiteur
TRANSITION DIFFICILE
substrat
TRANSITION FACILE
Enzyme actif
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1 sous-unité 2 sous-unités 3 sous-unités
Activité enzymatique relative
Concentration dinhibiteur