Structure des Protéines

Chapitre 4 : Structure des Protéines

• Professeur : M. Bouabdella H
• Année : 2ème année Pharmacie, 2022 -2023

Plan Général

• Les acides aminés
• Les peptides
• Les protéines

Les Peptides

I. Données Fondamentales

1. Peptides et Liaison Peptidique

• Enchaînement d'acides aminés (AA) liés par des liaisons peptidiques.
• Liaison peptidique :
  • Liaison covalente amide entre le groupement COOH d'un AA et le groupe NH2 d'un autre AA.
  • Formation d'une liaison covalente par élimination d'une molécule d'eau.
  • Structure plane et rigide.
• Géométrie de la liaison peptidique :
  • 6 atomes coplanaires, formant une structure en parallélogramme.
  • Structure rigide avec possibilité de torsions autour des liaisons C-N et C-C : formation de structures secondaires comme hélices et feuillets.
  • Diagramme de Ramachandran pour déterminer les combinaisons d'angles autorisées.

2. Propriétés Acido-basiques

• Peptides peuvent être protonés ou non en fonction des pKa des fonctions ionisables.
• pHi dépend des pKa des radicaux (Asp, Glu, Lys, Arg, His) et des groupements N-terminal et C-terminal.

3. Détermination de la Structure des Chaînes Peptidiques

• Méthodes pour déterminer l'AA N-terminal :
  • Sanger : DiNitro Fluoro Benzene
  • Edman : phénylisothiocyanate
  • Dansylation
  • Aminopeptidase
• Méthodes pour déterminer l'AA C-terminal :
  • Enzymatiques : Carboxypeptidase A et B
  • Chimiques : LiBH4 et hydrazinolyse
• Fragmentation des chaînes peptidiques : Trypsine, Chymotrypsine, Bromure de cyanogène, Pepsine, Thermolysine pour analyser les séquences.

La détermination de la structure des chaînes peptidiques implique plusieurs étapes clés. Tout d'abord, il faut identifier l'acide aminé (AA) N-terminal et l'acide aminé C-terminal. Ensuite, il faut déterminer l'ordre d'enchaînement des autres acides aminés.

Pour déterminer l'AA N-terminal, plusieurs méthodes sont disponibles :

• Méthode de Sanger: Elle utilise le dinitrofluorobenzène (DNFB) qui réagit spécifiquement avec le groupement aminé libre de l'AA N-terminal. Cela produit un dérivé DNP-AA1 (jaune) facilement identifiable, laissant le reste de la chaîne peptidique intacte.

• Méthode d'Edman: Cette méthode utilise le phénylisothiocyanate (PTC). En milieu alcalin (pH 9), le PTC réagit avec l'AA N-terminal formant un PTC-peptide. En milieu acide, le PTC-peptide subit une cyclisation, libérant un dérivé PTH-AA1 (détectable en UV) et un peptide raccourci (n-1 résidus). Ce processus peut être répété de manière séquentielle pour déterminer la séquence complète si la chaîne est assez courte.

• Méthode de dansylation: Elle utilise le chlorure de dansyle qui réagit avec l'AA N-terminal, produisant un dérivé fluorescent facilement détectable.

• Méthode enzymatique avec l'aminopeptidase: Cette enzyme hydrolyse spécifiquement la liaison peptidique impliquant l'AA N-terminal, libérant ainsi cet AA.

Pour déterminer l'AA C-terminal, on peut utiliser des méthodes enzymatiques ou chimiques :

• Méthodes enzymatiques: La carboxypeptidase A hydrolyse la liaison peptidique impliquant l'AA C-terminal, sauf si l'avant-dernier résidu est une proline. La carboxypeptidase B libère spécifiquement les AA C-terminaux basiques (arginine et lysine), à condition que l'avant-dernier résidu ne soit pas une proline.

• Méthodes chimiques: Le LiBH4 réduit le groupement acide carboxylique de l'AA C-terminal en fonction alcool primaire. L'hydrazinolyse rompt toutes les liaisons peptidiques, transformant tous les AA en hydrazides sauf l'AA C-terminal, qui reste intact.

Pour déterminer l'ordre d'enchaînement des AA restants, la chaîne peptidique est fragmentée en utilisant des enzymes spécifiques :

• Trypsine: Coupe spécifiquement après les résidus basiques arginine et lysine. Après traitement à l'éthylène imine, elle peut aussi couper après la cystéine.

• Chymotrypsine: Coupe spécifiquement après les résidus aromatiques phénylalanine, tyrosine et tryptophane.

• Bromure de cyanogène: Coupe après les résidus méthionine, les transformant en résidus homosérine lactone.

• Pepsine: Moins spécifique que la trypsine, elle coupe avant les résidus aromatiques phénylalanine, tyrosine et tryptophane.

• Thermolysine: Coupe avant les résidus leucine, isoleucine et valine.

Après fragmentation, les fragments obtenus sont analysés par la méthode d'Edman (ou autres méthodes de détermination de l’AA N-terminal), permettant de déterminer la séquence de chaque fragment. En assemblant l'information provenant des fragments, la séquence complète de la chaîne peptidique est reconstituée.

IV. Peptides d'Intérêt Biologique

1. Glutathion (GSH)

• Puissant antioxydant éliminant les radicaux libres toxiques.
• Nécessite régénération via NADPH,H+.
• Déficit en G6PDH peut causer des troubles cellulaires et anémie hémolytique.

2. Autres Peptides

• Ocytocine : hormone pour contractions utérines et lactation.
• Vasopressine (ADH) : hormone antidiurétique, effet sur la pression sanguine.
• Insuline : régule le métabolisme du glucose, hormone hypoglycémiante.
• Glucagon : régule le métabolisme du glucose, hormone hyperglycémiante.
• Enképhalines : neurotransmetteurs contrôlant la douleur. Deux types : Leu-enképhaline et Met-enképhaline.