CHMI 2227 F Biochimie I

1
CHMI 2227 FBiochimie I

• Protéines
• Niveaux dorganisation des protéines
• Conformation du groupe peptidique

2
Niveaux dorganisation des protéines

• Quatre niveaux dorganisation caractérisent la
  structure des protéines
• Structure primaire
• Structure secondaire
• Structure tertiaire
• Structure quaternaire

http//macromolecules.ucsf.edu/Lectures/Tanja20Ma
cromol_forces202006.pdf
3
Structure primaire

• Correspond à la séquence dacide aminés formant
  la chaine polypeptidique
• La structure primaire est une description
  complète de toutes les liaisons covalentes dans
  une chaîne polypeptidique ou de la protéine
• Pour certaines protéines, la chaîne
  polypeptidique est liée par des ponts disulfures
• Par contre, aucune indication nest donnée quant
  à la position des acides aminés dans lespace

http//www.fiu.edu/bch3033/Handouts/Lh4Ch04Prot.p
df
4
Structure secondaire

• Réfère à la structure spatiale adoptée par des
  acides aminés adjacents sur une portion seulement
  de la protéine
• Les liaisons hydrogène jouent un rôle important
  pour stabiliser les conformations de structures
  secondaires
• Les deux types principaux de structure secondaire
  sont lhélice alpha et le feuillet bêta

http//www.fiu.edu/bch3033/Handouts/Lh4Ch04Prot.p
df
5
Structure tertiaire

• Correspond a larrangement spatial de lensemble
  de la protéine
• Formée de lensemble des structures secondaires
  adoptée par les différentes régions de la
  protéine
• Formée par une chaine polypeptidique seulement

http//www.fiu.edu/bch3033/Handouts/Lh4Ch04Prot.p
df
6
Structure quaternaire

• Caractérisée par lassociation de plusieurs
  chaînes polypeptidiques (identiques ou
  différentes), formant une protéine particulière
  (example hémoglobine)
• La majorité des protéines ayant une masse
  moléculaire plus élevée que 50 000 Da consistent
  de 2 monomères ou plus liés de façon
  non-covalente

http//www.fiu.edu/bch3033/Handouts/Lh4Ch04Prot.p
df
7
Protéines

• La formation des différents niveaux supérieurs
  (2, 3 and 4) dorganisation se fait de manière
  précise
• Une protéine adopte généralement une seule
  structure tertiaire parmi les très nombreuses
  conformations possibles cest ce quon appelle
  la conformation native de la protéine
• Pour maintenir la conformation native, plusieurs
  forces faibles non-covalentes sont requises.

8
Quelles forces déterminent la structure?

• Structure primaire
• Liaisons covalentes
• Structure secondaire
• Les liaisons dhydrogène des groupes peptidiques
  prédominent
• Structure tertiaire et quaternaire
• Liaisons hydrogène des groupes R
• Interactions ioniques
• Interactions van der Waals
• Interactions hydrophobiques.

9
Structure secondaire des protéines

• Lélucidation des principales structures
  secondaires des protéines ne fut que possible
  suite à la compréhension de la structure de la
  liaison peptidique

http//employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch
331/protstructure/olunderstandconfo.html

• La liaison peptidique est planaire!

10
Conformation du groupe peptidique

• Si la liaison peptidique est planaire, alors, les
  deux atomes impliqués dans la liaison peptidique
  ainsi que les quatre substituants (loxygene
  carbonyle, lhydrogene amide, et les deux
  carbones a adjacents) qui forment le groupe
  peptidique sont co-planaires

Groupe peptidique
11
La liaison peptidique possède des structures de
résonance!
Liaison peptidique est dessinée avec une liaison
CN double
Liaison peptidique est dessinée ayant une liaison
C-N simple
La structure réelle est mieux représentée par un
hybride des 2 structures de résonance. Loxygène
et le carbone du groupe carbonyle ainsi que
lazote amide se partagent les électrons. Le
caractère partiellement double de la liaison
peptidique empêche la rotation autour de la
liaison C-N Note Le groupe peptidique est
polaire car loxygène carbonyle porte une
fraction de charge négative et lazote amide une
fraction de charge positive
12
Configuration du groupe peptidique

• Puisque la liaison peptidique a un caractère
  double partiel, la configuration du groupe
  peptidique est limitée à une des deux
  configuration possibles, soit la
  configurationTrans ou Cis

Figure 3.25 Biochemistry 2001, Fifth Edition
13
Configuration Cis du groupe peptidique

• Les carbones a sont situés sur le même flanc de
  la liaison peptidique et sont plus proches lun
  de lautre
• Linterférence stérique entre les chaines
  latérales portées par ces deux carbones a
  défavorise la configuration cis par rapport a la
  configuration trans, étirée.

O
H
C
N
Ca
Ca
R2
R1
14
ConfigurationTrans du groupe peptidique

• Les carbones a de deux résidus dacide aminé
  successifs encadrent la liaison peptidique et
  occupent les coins opposés du rectangle contenant
  le plan du groupe peptidique
• Ainsi, presque tous les groupes peptidiques des
  protéines sont dans la configuration trans

R1
H
C
Ca
Ca
N
O
R2
15
Exceptions à la règle!

• Configuration Cis existe
• La configuration cis la plus commune est un lien
  X-Pro
• 10 des résidus de proline dans une protéine se
  trouvent en configuration cis
• Les liaisons impliquant lazote imine de la
  proline dans la configuration cis nentraîne quà
  peine plus dinterférence stérique que la
  configuration trans

Figure 3.26 Biochemistry 2001, Fifth Edition
16
Angles Psi et Phi

• La rotation est limitée autour du lien peptidique
  à cause du caractère double partiel de la liaison
• Cependant, la rotation est permise autour des
  liaisons entre le groupe amino et le carbone a
  ainsi quentre le carbone a et le groupe
  carbonyle puisquils sagit de liaisons simples
• La rotation autour de la liaison N-Ca du groupe
  peptidique est désigné F (phi) et celle autour de
  la liaison Ca-C est désigné ? (psi)

17
Angles Psi et Phi

• Ces angles sont définis par la position relative
  des quatre atomes de la chaîne principale
• Les angles qui sont dans le sens horaire
  (clockwise) ont une valeur positive et les angles
  qui sont dans le sens antihoraire
  (counterclockwise) ont une valeur négative
• Les angles de rotation se situe entre -180 et
  180

Liaison peptidique
18
Angles Psi et Phi

• Les deux groupes peptidiques rigides adjacents
  peuvent faire la rotation autour des liaisons
  N-Ca et Ca-C donnant lieu à plusieurs
  orientations
• Ces rotations sont restreintes par linterférence
  stérique ce qui limite les angles permissibles
• Interférence entre les atomes de la chaîne
  principale et les atomes de les chaînes latérales
  de résidus adjacents
• Interférence entre les oxygènes carbonyles de
  résidus adjacents

19
Animation de la rotation Phi
Rotation Phi
http//employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch
331/protstructure/olunderstandconfo.html
20
Animation de la rotation Psi
Rotation Psi
http//employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch
331/protstructure/olunderstandconfo.html
21
Graphe de Ramachandran

• Le biophysicien G. N. Ramachandran a construit un
  modèle de peptides et a fait des calculs pour
  déterminer quelles valeurs de F et ? sont
  stériquement permises dans une chaîne
  polypeptidique
• Les angles permissibles sont les régions colorés
  dans le graphique Ramachandran F vs ?

22
Graphe de Ramachandran

• Les conformations de plusieurs types de
  structures secondaires sont situées dans les
  régions colorés du graphique
• Les régions non colorés sont des angles qui ne
  sont pas permissibles dû aux interférences
  stériques

Figure 3.28 Biochemistry 2001, Fifth Edition