3.1 Folding des protéines

Question 1

parler de amylose et M+ neurodégénératives, les prions part 1

Answer 1

Maladies rares existant chez l’homme et d’autres animaux
• Homme: Creutzfeld-Jacob et Kuru
• Bovins : ESB (Encéphalopathie Spongiforme Bovine)
• Moutons : Tremblante du mouton (Scrapie)
• Se caractérise par la mort des cellules neuronales et la formation de trous dans le cerveau car cellules détruites pas remplacées (Eponge)
• Troubles neurologiques graves > maladie mortelle
• Protéine PrP du cerveau dont la fonction n’est pas connue va être transformée

Question 2

parler de amylose et M+ neurodégénératives part 2

Answer 2

Cette protéine saine présente une structure 3D composée d’hélices α
• Un défaut de folding de cette protéine peut entraîner la formation de feuillets β à la place de certaines hélices par un mécanisme qui n’est pas encore bien connu.
• Cette forme PrPsc peut s’agréger avec d’autres protéines contenant des feuillets β et former des fibres amyloïdes qui vont détruire progressivement les cellules neuronales.

Question 3

parler de amylose et M+ neurodégénératives part 3

Answer 3

• Il existe aussi des formes prioniques héréditaires dues à des mutations
• La forme prion PrPsc peut non seulement s’agréger en fibres amyloïdes mais elle peut aussi convertir les protéines saines PrP en PrPSc (Mécanisme exact pas connu)
-> amplification de la maladie
• Les prions (Protéines) constituent donc une nouvelles classe d’agents infectieux différente des bactéries, champignons et virus dont la virulence est associé à leur reproduction et propagation (ADN)
M+ mortelle transmissible

Question 4

expliquer la dégradation de protéines néosynthétisées ?

Answer 4

Environs 20-25% des polypeptides néosynthétisés ne sont pas foldés correctement
→ dégradation (sauf dans de rares cas : amyloses, prions)
• La dégradation permet entre-autres le recyclage des acides aminés
• Elle permet aussi de contrôler l’activité d’une protéines dans le temps (Temps de ½ vie).
• Comment ? Marquage des protéines par l’ubiquitine et dégradation dans le protéasome.
• Le système ubiquitine/protéasome permet une dégradation rapide, ciblée et régulée

Question 5

expliquer le système ubiquitine/protéasome, comment il permet une dégradation rapide, ciblée et régulée

Answer 5

Sélection des protéines à dégrader via aa N-terminal (car celui-ci influence la ½ -vie des protéines) -> Signal « protéine abimée »
o Séquence PEST : Séquence riche en Pro, Glu, Ser, Thr -> signal de dégradation rapide
o La phosphorylation de Ser ou Thr active l’ubiquitinylation
o Destruction box : séquence d’acide aminés marquant les protéines du cycle cellulaire à détruire

Question 6

parler de l’ubiquitine ?

Answer 6

Petite protéine soluble de 76 aa (10kDa)
❖ Très conservée chez les tous les eucaryotes, ce qui lui a donné son nom
❖ Peut se lier de manière covalente sur les protéines via une réaction ATP-dépendante
❖ Elle marque les protéines pour la dégradation par le protéasome

Question 7

décrire l’ubiquitination part1 ?

Answer 7

Différentes ubiquitinylations pour différentes fonctions (Interaction de protéines et localisation, plateforme d’ancrage, dégradation par le protéasome, …) ici, on se concentre sur la dégradation par le protéasome.
▪ L’enzyme E1 (enzyme d’activation) « active » l’ubiquitine en formant un lien entre le groupe carboxyle de la glycine C-terminale de l’ubiquitine et le groupe SH d’une cystéine de E1 (Thioester)

Question 8

parler de l’ubiquitination part 2 ?

Answer 8

L’enzyme E2 (enzyme de conjugaison) transfert l’ubiquitine de l’enzyme E1 à la protéine cible avec l’aide d’une enzyme E3 (ubiquitine ligase) qui est chargée de reconnaître la protéine cible et de la présenter à E2
▪ Le groupe carboxyle de la glycine C-terminale de l’ubiquitine forme alors un lien amide avec le groupe amine (celui de la chaîne latérale R) d’une lysine de la protéine cible ( -> lysine = substrat de l’ubiquitine)
▪ La protéine ainsi « marquée » est prête pour la dégradation par le protéasome 26S

Question 9

décrire le protéasome 26S ?

Answer 9

Complexe protéique de plus de 32 sous-unités composé d’une région centrale en forme de tonneau (le complexe 20S) composée de 4 anneaux comprenant chacun 7 sous-unités α extérieures et 7 sous-unités β centrales

Question 10

parler des sous unités du protéasome ? part 1

Answer 10

3 des sous-unités β des deux anneaux centraux possèdent une activité protéolytique bien spécifique :

1. Trypsine-like (aa hydrophobes)
2. Chymotrypsine-like (aa basiques)
3. Glutamyl endopeptidase (aa acides)

Question 11

parler des sous unités du protéasome part 2 ?

Answer 11

Le complexe 20S est coiffé de deux complexes 19S composés d’environ 28 sous-unités différentes.
❖ Certaines sous-unités du complexe 26S sont chargées
▪ de la reconnaissance des chaînes d’ubiquitines (-> 4 ubiquitines liées via la leur lys 48) portées par les protéines devant être dégradées
▪ D’autres de défolder les protéines et de les transloquer à l’intérieur de la 20S pour y être dégradées.
▪ Ou encore de dé-ubiquitinyler la protéine pour recycler l’ubiquitine
❖ La protéine est dégradée en peptides de 3 à 24 acides aminés

Question 12

quelles sont les différentes types de protéines ?

Answer 12

protéine fibreuse = protéine de structure

Question 13

quelles sont les protéines fibreuses/où trouve t-on ses protéines ?

Answer 13

kératine alpha 
collagène 
soie fibroine 
myosine 
actine F 
muscle

Question 14

décrire la protéine alpha ?

Answer 14

~30 protéines ≠ (Peau, cheveux, ongles, plumes … )
o Structure α coiled-coil : 2 hélices α enroulées en super-hélice (régions N et C terminales globulaires)
o Chaque hélice α contient une structure répétitive « abcdefg » où a et d sont des acides aminés hydrophobes
o Les deux hélices sont en interaction via des interactions hydrophobes (grande solidité)
o Association des dimères de kératine entre eux pour former des protofilaments qui s’associent ensuite pour former des protofibrilles
o Stabilisation par des ponts disulfures (Au plus il y a de ponts disulfures, au plus la fibre est solide)
❖ Réduction et oxydation des ponts disulfures (cheveu humain : la kératine contient 14% de Cys)
o Mutation de la kératine -> maladie peau (ex : Epidermolyse bulleuse)

Question 15

décrire le collagène

Answer 15

Protéine de soutien très abondante (30% des protéines totales des mammifères)
o Dans les tissus connectifs (peau, tendons, cartilages, cornée, …)
o Contrairement à l’élastine, le collagène n’est pas extensible

Question 16

comment se fait la biosynthèse du collagène de type I ?

Answer 16

RE : synthèse d’un pré-procollagène et clivage du signal peptidique dès la traduction -> procollagène
❖ Hydroxylation co-traductionnelle des Pro et Lys par Pro hydroxylase et Lys hydroxydase avec l’aide de la vitamine C. Nécessite une séquence XPG ou GXK -> modification spécifique du collagène
❖ Formation de ponts disulfure entre 3 domaines C-term ce qui permet d’aligner 3 protéines -> association des 3 fibres de procollagène, qui s’enroulent l’une autour de l’autre en une triple hélice
❖ Des protéases extracellulaires éliminent les domaines N- et C-terminaux
Association de 6 triples hélices pour former le câble de collagène
❖ Oxydation des lysines et cross-linking des triples hélices -> formation d’un câble covalent, très long
❖ Lysine et cross linking

Question 17

décrire la lysine et le cross linking ?

Answer 17

permet de relier jusqu’à 4 chaines protéiques par des liaisons covalentes, et permet d’attacher entre elles les 6 triples-hélices pour stabiliser le câble de collagène

Question 18

description des hélices 3.10 en rapport avec les protéines fibreuses/ de structure

Answer 18

Trois hélices 3.10 torsadées pour former une « triple hélice » = 1,5 nm de diamètre
o Chaque hélice 3.10 contient la répétition d’un motif (GXY)n
o Très souvent X= Proline (Pro) et Y= Hydroxyproline (Hyp)
o Gly (chaîne latérale H) occupent le centre de la triple hélice
o Pro et Hyp vers l’extérieur de la triple hélice
o Stabilisation lien Pro et Hyp
Les hydroxyprolines stabilisent la triple hélice du collagène
o La réaction d’hydroxylation de proline nécessite de la vitamine C

Question 19

décrire la vitamine C

Answer 19

n’est pas synthétisable par l’Homme ou le singe
▪ est procurée via l’alimentation (citron, pdt, …)
▪ Carence -> perte de liaison de la triple hélice -> dégénérescence des tissus connectifs
▪ Carence sévère -> Scorbut

Question 20

parler du rapport de la triple hélice avec les protéines fibreuses ?

Answer 20

La triple hélice est en pontage covalent avec d’autres triples hélices via des lysines, qui vont subir une réaction semblable aux Prolines -> Alysine formé par remplacement d’un groupe amino par un groupe aldéhyde au niveau N et C-term, et pouvant ainsi former un lien covalent. La réaction est faite via l’action d’une enzyme et l’aide d’un cofacteur = vitamine C

Question 21

autres en rapport avec les protéines fibreuses ?

Answer 21

Fibrille de collagène de +/- 50nm de diamètre
o Rigidité accrue et plus grande fragilité des tissus connectifs avec l’âge car moins de liens entre les fibres de collagène entrainant une déstructuration du système de collagène atteignant du coup les tissus fibreux

Question 22

ostéogenèse imparfaite ?

Answer 22

= maladie des os de verre
❖ Maladie liée à un défaut congénital du collagène
❖ Fragilité des tissus conjonctifs
❖ Fragilité accrue des os

Question 23

décrire la soie fibroine ?

Answer 23

Soie des araignées (Fibroïne, Séricine, …)
o Structure très solide (A masse égale, 5X fois plus résistante que l’acier)
o Très souple (peut s’allonger de 40% sans rompre)
o Chaîne très riche en Glycine (40%) et Alanine (20-30%)
o Structuré en feuillets β antiparallèle (Solidité) connectés par des régions amorphes (Elasticité)
o Compactage optimal des feuillet β car les chaînes latérales de la Gly et Ala sont peu encombrantes (lien H et VdW)

Question 24

la myosine

Answer 24

La force contractile du muscle est assurée par l’interaction entre la myosine (protéine fibreuse) et l’actine
o La myosine et l’actine représentent 80% de la masse du muscle
o La myosine est composée de 6 sous-unités:

Question 25

parler des 6 sous unités de la myosine ?

Answer 25

2 grandes sous-unités (Heavy) 4 petites sous-unités (Light)
❖ Les deux grandes sous-unités sont structurées en hélices α qui forment une structure coiled-coil.
❖ Les deux grandes sous-unités adoptent à leur extrémité une structure plus globulaire (Heads
Les 4 petites sous-unités interagissent avec les extrémités globulaires des grandes sous-unités.
❖ Ces têtes globulaires de la myosine contiennent un domaine d’interaction à l’actine un domaine ATPase
❖ Les molécules de myosine s’agrègent pour former des filaments épais de structure bipolaire

Question 26

décrire l’actine F ?

Answer 26

est composée de l’association de molécules d’actine G qui forment une structure filamenteuse en hélice
❖ Chaque molécule d’actine G possède un domaine d’interaction à la myosine
❖ Mais ces domaines d’interaction à la myosine sont masqués par des filaments de tropomyosine
❖ La tropomyosine est aussi en association avec la troponine

Question 27

parler du muscle ?

Answer 27

Lorsque le calcium se lie à la troponine, la tropomyosine démasque les domaines d’interaction à la myosine de l’actine.
2. La tête globulaire de la myosine peut alors interagir avec l’actine (Phase d’interaction)
3. La libération de l’ADP et du Pi de la tête globulaire s’accompagne d’un changement de position de la myosine dont la tête globulaire « tire » le filament d’actine qui glisse sur les filaments de myosine (Phase de contraction)
4. La liaison de l’ATP sur la tête globulaire de la myosine induit la dissociation de la myosine.
5. L’activité ATPase intrinsèque de la myosine hydrolyse l’ATP en ADP et Pi ce qui repositionne la tête globulaire pour une nouvelle interaction
6. Si il y a encore assez de calcium le cycle se reproduit
Rem : En absence d’ATP, la myosine ne peut se détacher de l’actine&raquo_space; contraction permanente (RIGOR MORTIS)