Cours 1 - Isolement des protéines Flashcards

1
Q

Quelles sont les 4 concepts à considérer pour l’isolation des protéines?

A

1- La solubilisation d’une protéine
2- L’effet de la concentration de sel
3- L’effet du pH
4- L’effet des solvants organiques

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

Quelle est la première étape dans la purification des protéines? Pourquoi?

A

Les dissoudre dans une phase liquide

CAR :
- les protéines en général doivent être libérées des cellules où elles se trouvent

-le plus souvent, leur libération ne demande que la lyse des cellules

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Avant de concevoir un protocole pour lyser des cellules, vous devez choisir entre deux options lorsque vous utilisez un protocole / méthodes pour lyser des cellules, lesquels?

A
  1. garder les protéines intactes (étudier la fonction des protéines)
  2. dénaturer les protéines (pour l’extraction d’ADN ou d’ARN)
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q
Compléter : 
La plupart des tissus exigent cependant une \_\_\_\_ \_\_\_\_ afin de briser les cellules et permettre l'accès à leur contenu interne. 
Les techniques utilisées sont :
1  \_\_\_\_\_
2 \_\_\_\_\_
3 \_\_\_\_\_
4 \_\_\_\_\_
5 \_\_\_\_\_
6 \_\_\_\_\_
A

désintégration mécanique

  1. déchiquetage mécanique (blender de type Waring)
  2. broyage avec du sable, de l’alumine ou des billes de verre de petite
    taille;
  3. homogénéisateur (Potter en téflon) ;
  4. rupture par haute pression (French press) ; 5. sonication par vibration ultrasonique
  5. Cryolyse
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

Expliquer la méthode la plus douce et la plus simple pour lyser les cellules.

A

La lyse osmotique :

Les cellules sont resuspendues dans une solution hypotonique (solution dont la concentration molaire en solutés est inférieure à la concentration molaire à l’intérieur de la cellule)

Cette différence en concentration résulte dans l’établissement d’une pression osmotique qui provoque le gonflement puis l’éclatement de la cellule

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

Quelle est la concentration saline physiologique ? (dans une cellule)

La cellule peut-elle fonctionner sans sel?

A

150 mM

Non, la cellule ne peut pas fonctionner si la concentration saline n’est pas spécifiquement à 150 mM

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

Qu’est-ce que le SDS?

A

SDS signifie «sodium dodecyl sulfate» est un détergent anionique solide qui peut solubiliser les protéines et les lipides qui encadrent les membranes. Cela aidera les membranes cellulaires à séparer et à exposer les chromosomes contenant l’ADN. SDS libère l’ADN d’histones et d’autres protéines de liaison à l’ADN en les dénaturant.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

Qu’est-ce que la protéinase K?

A

La protéinase K, une sérine protéase, est utilisée dans de nombreux protocoles d’extraction d’ADN pour digérer ces protéines contaminants.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Que doit-on ajouter lorsqu’on veut lyser des cellules bactériennes ou végétales?

A

Avec des cellules bactériennes, de levures ou végétales, l’utilisation une enzyme qui dégrade les parois cellulaires, est nécessaire, par example de lysozyme

Une fois les cellules brisées, le lysat obtenu peut être filtré ou centrifugé afin d’enlever les particules ou débris cellulaires, laissant ainsi la protéine d’intérêt dans le surnageant de la solution

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

L’intégrité structurale des protéines et leur stabilité dépendent de plusieurs facteurs, lesquels?

A

Le pH, la température et les protéases

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Expliquer l’influence du pH sur l’intégrité structurale et la stabilité des protéine.

A

utilise des solutions tampon qui maintiennent le pH dans une zone “physiologique” (6.5-7.5/8.0) pour éviter d’endommager les protéines par des variations brusque de pH.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

Expliquer l’influence de la température sur l’intégrité structurale et la stabilité des protéine.

A
  • les protéines sont facilement dénaturées à hautes températures
  • plusieurs protéines se dénaturent lentement lorsque conservées à 25C
  • la purification des protéines se fait normalement à des températures proches
    de 0-5C car toutes les réactions sont ralenties = préserve bon les fonctions et l’intégralité de la protéine
  • une fois purifiées, les protéines peuvent se conserver à long terme à des
    températures de –20 à -80C
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

Expliquer l’influence des protéases sur l’intégrité structurale et la stabilité des protéine.

A
  • les cellules contiennent des protéases (enzymes qui hydrolysent les liens peptidiques) - ces protéases sont libérées lors de la lyse cellulaires et peuvent dégrader les
    protéines lors de la purification
  • l’ajout d’inhibiteurs de protéases permet d’empêcher cette dégradation
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

Les protéines sont purifiées par quel type de méthodes?

A

Par des méthodes de fractionnement : on utilise les différentes propriétés physico-chimiques de la protéine étudiée pour l’isoler progressivement des autres substances cellulaires

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

Quelles sont les types de propriétés physico-chimiques exploitées dans les différentes techniques de séparation?

A
  • la solubilité
  • la charge ionique
  • la taille moléculaire
  • les propriétés d’adsorption et de liaison à d’autres molécules biologiques
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

Quelles sont les techniques de séparation utilisés pour toutes les propriétés physico-chimique?

A
  • Solubilité : précipitation
  • Charge ionique : chromatographie par échange d’ions, l’électrophorèse, focalisation isoélectrique
  • Taille moléculaire : ultracentrifugation, chromatographie par gel-filtration, électrophorèse
  • Spécificité : chromatographie d’affinité
17
Q
  • une approche couramment utilisée pour purifier une ou des protéines est de les _______.
A

Précipiter!
(diminuer sélectivement leur solubilité dans l’eau)

la distribution des résidus d’acides aminés de types hydrophobe à la surface des protéines est aussi importante dans la solubilité des protéines que les résidus de type polaires ou chargés.

**Voir images diapo

18
Q

La solubilité d’une protéine dépend de 3 facteurs, lesquels?

Quels sont les 3 impacts qu’ont ces facteurs?

A

1) des interactions polaires avec le solvant aqueux
2) des interactions ioniques avec les sels en solution
3) des forces électrostatiques répulsives entre molécules ou agrégats de charge similaire

Ces facteurs,

  • augmentent les interactions avec la solution
  • diminuent les interactions protéines-protéines
  • empêchent l’agrégation des protéines
19
Q

La précipitation exige la formation de quoi?

A

la précipitation exige la formation d’agrégats de protéines

20
Q

Expliquer le concept de la précipitation

A
  • À partir d’une certaine taille d’agrégats, cette force n’est pas suffisante pour
    contrecarrer celle de la force gravitationnelle, ce qui mène à la précipitation
  • Le solvant utilisé dans l’isolement des protéines est toujours aqueux, mais ses
    propriétés peuvent être changées pour que la solubilité d’ une protéine soit modifiée
21
Q

Quelles sont les 4 variations typiquement utilisées pour diminuer la solubilité d’une protéine?

A
  • La force ionique (concentration saline)
  • Le pH
  • L’ajout de solvants organiques
  • L’ajout de polymères inertes
22
Q

La solubilité d’une protéine en solution aqueuse dépend de la concentration de quoi?

Cette concentration est exprimée comment?

A
  • Des ions dissous dans une solution
  • Cette concentration est exprimée par la force ionique (I)
  • En général, la solubilité d’une protéine varie selon la nature des ions en solution et augmente avec la concentration de sels en solution

Voir formule + exemple sur diapo

23
Q

Qu’est-ce que le “Salting-in”?

Quelle est l’influence du sel à ces concentrations?

A
  • dans la zone de force ionique de zéro à 0.5M, l’augmentation en solubilité avec une concentration croissante en sels est connue sous le nom de “salting in”
  • À ces concentrations, les sels lient directement les protéines et réduit leur charge nette, ce qui favorise leur solubilité parce que:
  • les sels augmentent les interactions avec l’eau
  • les sels augmentent la répulsion entre protéines (diminution des agrégations)

Voir images sur diapos

24
Q

Qu’est-ce que le “Salting-out”?

Ce phénomène est dû à quoi?

A

Le dessalage ou « salting out » d’une protéine à de hautes concentrations de sel représente une des techniques les plus utilisées en purification des protéines

Ce phénomène est dû essentiellement à la compétition entre les ions salins ajoutés et les protéines pour la solvatation (i.e, accès aux molécules d’eau)

25
Q

La séquestration de l’eau résultera en quoi? (Salting-out)

A

Une diminution de la solvatation des protéines

(une fois qu’une quantité suffisante de molécules d’eau a été séquestrée, les protéines auront moins de surface solvatée, ce qui favorisera leur agrégation)

26
Q

Quel est le lien entre le dessalage (salting-out) et l’hydrophobicité?

A

Le dessalage est largement une fonction de l’hydrophobicité de la protéine: les régions hydrophobes seront les premières à être moins bien solvatées

Voir diapo résumé

27
Q

Expliquez les 2 types de sels qui sont utilisés pour la précipitation de protéines

A

1- Chaotropiques: la nature du sel est très importante; les sels qui se lient et interagissent directement avec la protéine peuvent avoir un effet déstabilisant et sont désignés «chaotropiques» (disorder-maker)

2- Kosmotropique: les sels optimaux sont ceux qui encouragent l’hydratation des régions polaires et la déshydratation des régions hydrophobes chez une protéine sans avoir aucune interaction avec la protéine «kosmotropique » (order-maker/structure-maker)

Voir la diapo pour la série Hofmeister (types de sels qui favorisent la précipitation/solubilité)

28
Q

Quels types de sels sont préférés pour la précipitation?

A
  • Les anions multivalents comme le sulfate, le phosphate et le citrate avec des cations comme le potassium, le sodium et l’ammonium sont préférés.
  • le sel utilisé le plus couramment en précipitation de protéines est le sulfate d’ammonium (NH4)2SO4
  • le (NH4)2SO4 fréquemment utilisé car a sa force ionique élevée (23.4 dans H2O) et une solubilité élevée (3.9M dans H2O à 0C)
29
Q

V ou F?

a) les protéines sont constituées de nombreux groupes ionisables possédant des pKa différents
b) chaque protéine possède un point ou pH isoélectrique où il y a autant de charges positives que de négatives -> la charge nette de la protéine = 0
c) au pH isoélectrique, une protéine à tendance à devenir plus soluble
d) ce phénomène est décrit sous le nom de précipitation isoélectrique et permet de purifier une protéine sélectivement en amenant le pH au point isoélectrique de cette protéine

A

a) Vrai
b) Vrai

c) Faux :
Au pH isoélectrique, une protéine à tendance à devenir moins soluble: une protéine avec une charge globale nette près de zéro minimise la répulsion électrostatique et permet aux forces électrostatiques locales de prédominer menant ainsi à une attirance entre les molécules -> agrégation -> précipitation

d) Vrai

30
Q

Qu’arrive-t-il lors de l’addition d’un solvant miscible avec l’eau, comme l’éthanol ou l’acétone, à un mélange contenant des protéines. (ajout solvants organiques)

A

Diminue la solubilité des protéines

Le pouvoir de l’eau de solubiliser une macromolécule chargée décroît avec la concentration du solvant organique dans la solution

Ceci serait attribuable à une réduction de la constante diélectrique de l’eau
- constante diélectrique: pouvoir de solvatation de l’eau pour des ions dissous
(comme les protéines)

31
Q

Lors de l’ajout de solvants organiques, que provoque l’agrégation des protéines?

A
  • l’agrégation est provoquée par l’interaction entre des régions possédant des charges opposées
  • un facteur qui détermine la solubilité dans un solvant aqueux/organique est la taille de la protéine: plus grande est la protéine, plus basse est la concentration
    en solvant organique nécessaire afin de la précipiter
  • les protéines plus larges possèdent une surface plus grande, donc une meilleure chance d’avoir une région à la surface chargée qui est complémentaire avec une autre protéine