chapitre 6 questions Flashcards
Décrivez les quatre niveaux d’organisation de la structure protéique, en donnant un exemple pour chacun des niveaux.
Structure primaire : séquence d’acides aminés
Structure secondaire : structure locale (hélices-α, feuillets-β ou boucles)
Structure tertiaire : structure globale de la protéine avec des interactions faibles entre les différents segments structurés et moins structurés
Structure quaternaire : seulement lorsqu’il y a plusieurs polypeptides
Décrivez les quatre catégories de chaîne latérale des acides aminés. Quels types d’interactions sont susceptibles d’établir les membres de chacune de ces catégories ?
Acides aminés basiques : liens ioniques et/ou hydrogène. Acides aminés acides : liens ioniques et/ou hydrogène. Acides aminés polaires : liens hydrogène. Acides aminés non- polaires : liens hydrophobes.
A toutes ces catégories s’ajoutent bien sûr les liens de van der Waals qui ne dépendent pas des charges ou de la polarité des chaînes latérales.
Quelles sont les deux méthodes de base pouvant être utilisées pour déterminer la structure des
protéines? Quelles sont les forces et les limites de chaque technique ?
Diffraction aux rayons-X et résonance magnétique nucléaire. La diffraction aux rayons-X permet de déterminer la structure de plus grosses protéines que la RMN. Par contre, il est difficile d’obtenir des cristaux pour certaines protéines, et les structures obtenues par diffraction des rayons-X sont plus « statiques ».
La RMN permet de déterminer une structure en solution (dynamique). Étant donné les limites informatiques, il est difficile d’obtenir des structures de grosse protéines avec cette technique.
Décrivez la conformation de l’hélice α. Pourquoi cette structure est-elle commune ? Quelles sont les interactions faibles qui stabilisent l’hélice α ?
Hélice-α a un pas de droite avec 3.6 acides aminés par tour pour une hauteur de 5,4 Å par tour. C’est une structure très stable parce que les angles φ et ψ des liens peptidiques sont très favorables pour maximiser les liens hydrogène avec les groupements carbonyl et imino du squelette polypeptidique. Comme toutes les chaînes latérales se retrouvent à l’extérieur de l’hélice il y a peu de restrictions sur la nature des acides aminés qui peuvent faire partie de cette structure secondaire (sauf la proline).
Décrivez la conformation du feuillet β. Pourquoi cette structure est-elle commune ? Quelles sont les interactions faibles qui stabilisent le feuillet β ?
Le feuillet β forme une structure étendue 4 à 6 brins β. Le feuillet β peut être parallèle ou anti- parallèle. Le feuillet β établit aussi des liens hydrogène avec tous les groupements carbonyl et NH du squelette polypeptidique, mais contrairement à l’hélice α, ces liens hydrogène sont inter- brins.
Vous êtes en train de caractériser une protéine de liaison à l’ADN et vous avez utilisé une expérience génétique pour identifier le domaine requis pour les interactions entre la protéine et l’ADN. Votre étude de la structure secondaire a prédit des domaines en hélices α, mais vous n’êtes pas convaincu. Quelles expériences pourriez-vous effectuer pour confirmer la présence d’une hélice α dans cette région ?
La RMN ou le dichroisme circulaire sont des méthodes qui permettraient de déterminer la structure en solution de ce domaine. Une autre stratégie serait d’insérer par mutagénèse dirigée une proline dans ce domaine, pour briser l’hélice α, et montrer que cette modification affecte l’interaction du domaine avec l’ADN.
Des algorithmes permettant de prédire les structures secondaires comme les hélices α ou des feuillets β sont disponibles. Selon vous, quelles caractéristiques de ces structures sont détectées par ces programmes?
Premièrement, les algorithmes scannent par région la séquence primaire pour détecter la présence d’éléments stucturaux spécifiques. Par exemple, la proline est incompatible avec une structure en hélice α. Par ailleurs, les résidus glycine, sérine et tyrosine sont également rarement retrouvés dans les hélices α. Les algorithmes scannent également les régions de la séquence pour la périodicité de certains résidus. Par exemple, lorsque une séquence riche en résidus hydrophobes qui se retrouvent très souvent séparés de 3 ou 4 acides aminés elle est susceptible d’adopter une structure secondaire en hélice α pour présenter une surface hydrophobe d’un côté de l’hélice α. Une stratégie similaire peut détecter les feuillets β. Puisque dans les feuillets β les chaînes latérales alternent d’un côté et de l’autre du plan, la présence alternée de résidus polaires et hydrophobes peut suggérer la présence d’un feuillet β. Enfin, la structure de plusieurs milliers de protéines ayant été déterminée, la comparaison de séquence avec les banques de données peut grandement faciliter l’identification de structures secondaires.
Quels aspects du sillon majeur le rendent vraiment utile pour la reconnaissance de séquence spécifique par les protéines de liaison à l’ADN? Donnez au moins deux exemples de motifs structuraux qui interagissent avec l’ADN dans le sillon majeur? Donnez un exemple de protéine qui n’utilise pas le sillon majeur pour reconnaître sa cible. Comment fait-elle pour se lier spécifiquement?
Le sillon majeur est plus large et donc plus accessible pour les protéines. Aussi, il présente des sites de contacts (donneur ou accepteur pour lien hydrogène et pour interaction de van der Waals) qui sont spécifiques de la séquence. Les motifs hélice-coude-hélice (HTH) et les fermetures éclairs à leucine sont des motifs communs de liaison à l’ADN. La protéine de liaison à la boîte TATA (protéine TBP) se lie du côté du sillon mineur par le biais d’un feuillet-β alors que la protéine LEF-1 le fait par le biais d’hélices α. Dans les deux cas, l’interaction dans le sillon mineur est facilité par la courbure de l’ADN qui elle dépend de la séquence.
Comment la dénaturation affecte les structures primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire des protéines ?
Comme la structure primaire dépend de liens covalents, elle n’est pas affectée par les dénaturants. En revanche, toutes les autres structures sont affectées par de fortes concentrations de dénaturants (ex. urée, sels, acides ou bases, détergents) ou par de hautes températures.
Décrivez le rôle de l’eau dans la formation des structures protéiques ?
L’eau établit des liens avec les résidus polaires mais non avec les résidus hydrophobes qui auront donc tendance à se retrouver à l’intérieur de la structure tertiaire de la protéine. L’eau joue donc un rôle prépondérant dans le repliement des protéines.
