Cours 11 - Interactions des protéines

Question 1

Qu’est-ce que l’interactôme ?

Answer 1

L’interactôme est l’ensemble des interactions entre les protéines dans une cellule.

Certaines protéines forment plusieurs complexes et agissent comme des nœuds ou des régulateurs maîtres.

Cependant, toutes ces interactions n’ont pas lieu simultanément.

Question 2

Comment les interactions entre protéines peuvent-elles différer selon les compartiments cellulaires ?

Answer 2

Une protéine peut interagir avec des partenaires différents selon les compartiments cellulaires.

Cette spécificité spatiale permet une régulation précise des processus biologiques.

Question 3

Comment les modifications post-traductionnelles influencent-elles les interactions protéiques ?

Answer 3

Après une modification post-traductionnelle (MPT), une protéine peut interagir avec un partenaire différent, modifiant ainsi sa fonction ou sa localisation.

Question 4

Comment la concentration des protéines influence-t-elle leurs interactions ?

Answer 4

Une compétition dépendante de la concentration peut avoir lieu entre deux protéines pour un même partenaire, affectant ainsi la stabilité et la dynamique des complexes.

Question 5

Comment les protéines à multiples domaines participent-elles aux interactions protéines-protéines ?

Answer 5

Plusieurs protéines avec de multiples domaines peuvent former des interactions spécifiques avec différents partenaires à travers chaque domaine, diversifiant ainsi leurs fonctions biologiques.

Question 6

Pourquoi une protéine avec plusieurs domaines peut-elle interagir avec différents partenaires ?

Answer 6

Une protéine possédant plusieurs domaines peut établir des interactions distinctes pour chaque domaine, lui permettant d’interagir avec différents partenaires protéiques simultanément.

Question 7

Quelles sont les principales forces qui déterminent les interactions protéines-protéines ?

Answer 7

Les forces qui gouvernent ces interactions incluent :

• Forces électrostatiques
• Forces de liaison hydrogène
• Forces hydrophobes

Question 8

Que sont les forces électrostatiques dans les interactions protéiques ?

Answer 8

Les forces électrostatiques résultent de l’attraction ou de la répulsion entre particules chargées selon les lois de l’électrostatique classique.

Question 9

Quelle est la formule de la loi de Coulomb pour les interactions électrostatiques ?

Answer 9

La loi de Coulomb s’exprime par : 𝑈 = 𝑘⋅𝑞1⋅𝑞2 / 𝐷⋅𝑟2

où 𝑈 est l’énergie d’association, 𝑘 la constante de proportionnalité, 𝑞1 et 𝑞2 les charges électriques, 𝐷 la constante diélectrique du milieu, et 𝑟 la distance entre les charges.

Question 10

Quels types d’interactions électrostatiques existent dans les protéines ?

Answer 10

On distingue plusieurs types d’interactions électrostatiques :

-Interactions ioniques (paire d’ions ou pont salin)
-Interactions dipôle-dipôle
-Interactions cation-π, anion-π, soufre-π et amine-π

Question 11

Comment se forment les interactions ioniques dans les protéines ?

Answer 11

Les interactions ioniques résultent de l’attraction électrostatique entre deux groupes protéiques de charges opposées, formant ainsi des paires d’ions ou des ponts salins.

Question 12

Comment les charges électrostatiques se répartissent-elles dans les interactions ioniques ?

Answer 12

Dans une interaction ionique, les charges électrostatiques se répartissent de manière radiale autour des ions, influençant la stabilité et l’énergie de l’interaction.

Question 13

Quelle est la distance typique des interactions ioniques dans les complexes protéines-protéines ?

Answer 13

La distance entre les charges dans une interaction ionique est généralement de 3-4 Å ou moins.

Question 14

Quelle est l’énergie d’une paire d’ions typique dans l’eau ?

Answer 14

L’énergie d’une interaction ionique typique est d’environ 1,4 kcal/mol dans l’eau, et cette énergie varie inversement avec la distance entre les charges selon 1/𝑟2.

Question 15

Quels sont des exemples typiques de paires d’ions dans les protéines entre pH 6 et 9 ?

Answer 15

Exemples de paires d’ions courantes :

• Lys-Glu
• Lys-Asp
• Arg-Glu
• Arg-Asp
• His-Glu
• His-Asp

Question 16

Quels sont les exemples d’interactions ioniques après des modifications post-traductionnelles (MPT) ?

Answer 16

Après phosphorylation, on observe souvent des interactions ioniques comme :

• pSer-Lys, pSer-Arg
• pThr-Lys, pThr-Arg
• pTyr-Lys, pTyr-Arg

Question 17

Que sont les interactions dipôle-dipôle dans les protéines ?

Answer 17

Les interactions dipôle-dipôle sont des forces non covalentes entre molécules électriquement neutres, englobées dans les forces de van der Waals.

Question 18

Comment les interactions dipôle-dipôle se forment-elles ?

Answer 18

Elles résultent d’interactions électrostatiques entre dipôles permanents ou induits, où les charges partielles opposées s’attirent.

Question 19

Comment la force des interactions dipôle-dipôle se compare-t-elle aux interactions ioniques ?

Answer 19

Les interactions dipôle-dipôle sont généralement plus faibles que les interactions charge-charge des paires d’ions.

Question 20

Comment l’énergie des interactions dipôle-dipôle varie-t-elle avec la distance ?

Answer 20

L’énergie des interactions dipôle-dipôle varie selon la distance :

• 1/𝑟3 pour les dipôles permanents
• 1/𝑟6 pour les dipôles induits

Ainsi, leur intensité diminue rapidement avec l’augmentation de la distance.

Question 21

Quelle est la distance typique des interactions dipôle-dipôle dans les complexes protéine-protéine et pourquoi sont-elles importantes ?

Answer 21

Les interactions dipôle-dipôle ont une distance typique de 3-6 Å dans les complexes protéine-protéine. Elles jouent un rôle crucial car un grand nombre de contacts dipôle-dipôle sont souvent présents aux interfaces des complexes.

Question 22

Quel rôle jouent les acides aminés aromatiques dans les interactions cation-π, anion-π, soufre-π et amine-π ?

Answer 22

Dans les complexes protéine-protéine, les acides aminés aromatiques comme Phe, Tyr et Trp participent à des interactions importantes aux interfaces, grâce à leurs noyaux aromatiques.

Question 23

Pourquoi les noyaux aromatiques favorisent-ils les interactions cation-π, anion-π, soufre-π et amine-π ?

Answer 23

Les noyaux aromatiques possèdent des caractéristiques uniques qui permettent des interactions mixtes, combinant des éléments des interactions ioniques et dipôle-dipôle.

Question 24

Comment se forment les interactions cation-π dans les protéines ?

Answer 24

Les interactions cation-π se produisent entre les noyaux aromatiques de Phe, Tyr ou Trp et les charges positives de Lys ou Arg.

Question 25

Comment se forment les interactions anion-π dans les protéines ?

Answer 25

Les interactions anion-π se produisent entre les noyaux aromatiques de Phe, Tyr ou Trp et les charges négatives de Asp ou Glu.

Question 26

Comment se forment les interactions soufre-π dans les protéines ?

Answer 26

Les interactions soufre-π se forment entre les noyaux aromatiques de Phe, Tyr ou Trp et les groupes soufre de Cys ou Met.

Question 27

Comment se forment les interactions amine-π dans les protéines ?

Answer 27

Les interactions amine-π se forment entre les noyaux aromatiques de Phe, Tyr ou Trp et les groupes amines de Gln ou Asn.

Question 28

Pourquoi les noyaux aromatiques peuvent-ils participer à plusieurs types d’interactions simultanément ?

Answer 28

Les noyaux aromatiques ont une distribution de charge symétrique sur les deux faces, permettant les interactions cation-π, soufre-π et amine-π avec les deux côtés en même temps. De plus, les interactions anion-π peuvent se produire avec le bord du noyau aromatique.

Question 29

Qu'est-ce qu'une liaison hydrogène et comment se forme-t-elle ?

Answer 29

Une liaison hydrogène est une interaction entre un atome d'hydrogène lié de façon covalente à un atome électronégatif (N, S ou O) et un autre atome électronégatif qui sert d’accepteur.

Question 30

Quelle est la force des liaisons hydrogène par rapport aux interactions dipôle-dipôle ?

Answer 30

Les liaisons hydrogène ont une énergie de 12-30 kJ/mol, ce qui les rend plus fortes que les interactions dipôle-dipôle.

Question 31

Quelle est la distance typique des liaisons hydrogène dans les complexes protéine-protéine ?

Answer 31

La distance entre les donneurs (D) et les accepteurs (A) est généralement de 2,7 Å à 3,5 Å.

Question 32

Pourquoi les liaisons hydrogène ont-elles tendance à être linéaires ?

Answer 32

Les liaisons hydrogène sont souvent linéaires car l’atome d’hydrogène (H) s’aligne vers l’orbitale de la paire non partagée de l’accepteur, assurant une interaction plus forte.

Question 33

Quand les liaisons hydrogène sont-elles les plus fortes ?

Answer 33

Elles sont les plus fortes lorsque les trois atomes (Donneur-Hydrogène-Accepteur) forment une configuration linéaire, maximisant l’attraction électrostatique.

Question 34

Qu'est-ce que l’effet hydrophobe et comment influence-t-il les protéines ?

Answer 34

L’effet hydrophobe regroupe les forces qui poussent les acides aminés non polaires à minimiser leur contact avec l’eau. Cela stabilise la structure des protéines en repliant les résidus hydrophobes vers l'intérieur.

Question 35

Pourquoi l’eau influence-t-elle l’effet hydrophobe ?

Answer 35

L’eau a une constante diélectrique élevée qui accentue l’effet hydrophobe. Les molécules d’eau forment un réseau de liaisons hydrogène, excluant les groupes non polaires.

Question 36

Quelle est la différence entre les interactions hydrophobes des acides aminés non polaires et aromatiques ?

Answer 36

Les interactions hydrophobes des acides aminés non polaires sont endothermiques (Δ𝐻 > 0), tandis que celles des acides aminés aromatiques sont athermiques (Δ𝐻 = 0).

Question 37

Comment l’entropie influence-t-elle l’effet hydrophobe ?

Answer 37

Lors de l’effet hydrophobe, la variation d’entropie (−𝑇Δ𝑆) est généralement importante et négative, reflétant une réduction du désordre moléculaire.

Question 38

Quels sont les deux principaux types d’interactions entre protéines et ADN ?

Answer 38

Les protéines peuvent : 1. Interagir avec des séquences spécifiques d’ADN, comme la protéine p53. 2. Se lier à l’ADN sans spécificité de séquence, comme les histones.

Question 39

Quels sont des exemples de complexes protéine-ADN spécifiques ?

Answer 39

Les principaux exemples incluent : - Hélice-boucle-hélice - Doigt de zinc - Homéodomaine - Fermeture à leucine - Enzymes

Question 40

Comment les régulateurs de transcription interagissent-ils avec l’ADN ?

Answer 40

Les régulateurs de la transcription reconnaissent et se lient généralement à des séquences spécifiques d’ADN pour moduler l’expression des gènes.

Question 41

Sous quelle forme les protéines interagissent-elles souvent avec des séquences d’ADN spécifiques ?

Answer 41

Les protéines interagissent souvent avec des séquences d’ADN spécifiques sous forme de dimères, augmentant ainsi leur stabilité et efficacité.

Question 42

Comment les protéines se lient-elles préférentiellement aux séquences d’ADN spécifiques ?

Answer 42

Les protéines qui lient les séquences d’ADN spécifiques interagissent principalement via le sillon majeur de l’ADN, souvent à l’aide d’une hélice α.

Question 43

Pourquoi la dimérisation est-elle avantageuse pour les interactions protéine-ADN ?

Answer 43

La dimérisation permet : - Une augmentation de l’affinité de liaison - Une diversification des sites de liaison - Une diversification de la régulation transcriptionnelle

Question 44

Quels sont des exemples de dimères dans les interactions protéine-ADN ?

Answer 44

Homodimères : Ils interagissent avec des séquences d’ADN palindromiques. Hétérodimères : Exemple des récepteurs des hormones stéroïdes.

Question 45

Pourquoi l’hélice α est-elle souvent utilisée pour interagir avec l’ADN ?

Answer 45

Le diamètre de l’hélice α (~12 Å) correspond approximativement à la largeur du sillon majeur de l’ADN, facilitant une interaction précise.

Question 46

Quelles forces d’interaction dominent dans les complexes protéine-ADN sans spécificité ?

Answer 46

Dans les complexes sans spécificité, les principales forces d’interaction sont : - Forces électrostatiques : Paire d’ions et dipôle-dipôle (van der Waals) - Liaisons hydrogène : Simples

Question 47

Quelle proportion des interactions protéine-ADN sont de nature électrostatique ?

Answer 47

Plus des 2/3 des interactions protéine-ADN sont électrostatiques, impliquant principalement le squelette de l’ADN (sucres et phosphates).

Question 48

Quelles forces d’interaction dominent dans les complexes protéine-ADN avec spécificité ?

Answer 48

Dans les complexes avec spécificité, on retrouve : - Forces électrostatiques : Paire d’ions et dipôle-dipôle (van der Waals) - Liaisons hydrogène : Simples, bidentées ou complexes

Question 49

Quels sont les deux types d’interactions électrostatiques dans les complexes protéine-ADN ?

Answer 49

1. Paire d’ions entre les groupes phosphates de l’ADN et les acides aminés basiques (Lys, Arg) 2. Dipôle-dipôle (van der Waals) entre les sucres de l’ADN et les acides aminés hydrophobes (Ala, Met, Val, Leu, Ile)

Question 50

Quelles autres interactions électrostatiques peuvent exister entre les protéines et l’ADN ?

Answer 50

Certaines interactions électrostatiques se produisent entre les acides aminés de la protéine et les groupes méthyles (T) de l’ADN.

Question 51

Quel est le rôle principal des interactions électrostatiques dans les complexes protéine-ADN ?

Answer 51

Elles ne confèrent pas de spécificité de séquence mais jouent un rôle clé dans la stabilisation de l’interaction et l’augmentation de l’affinité.

Question 52

Quels sont les trois types de liaisons hydrogène dans les complexes protéine-ADN ?

Answer 52

Les liaisons hydrogène peuvent être : - Simples - Bidentées - Complexes

Question 53

Quels types de liaisons hydrogène confèrent la spécificité des séquences d’ADN ?

Answer 53

Plus des 2/3 des liaisons hydrogène avec les bases d’ADN sont bidentées ou complexes, fournissant une spécificité de séquence.

Question 54

Quel est le rôle des liaisons hydrogène simples dans les complexes protéine-ADN ?

Answer 54

Les liaisons hydrogène simples ne confèrent pas de spécificité pour les séquences d’ADN, mais elles stabilisent l’interaction et augmentent l’affinité.

Question 55

Qu’est-ce qu’une liaison hydrogène bidentée et pourquoi est-elle importante ?

Answer 55

Une liaison hydrogène bidentée implique deux liaisons hydrogène ou plus entre un acide aminé et une base de l’ADN, souvent via les chaînes latérales des acides aminés. Elles sont cruciales pour la reconnaissance spécifique des bases.

Question 56

Qu’est-ce qu’une liaison hydrogène complexe dans les interactions protéine-ADN ?

Answer 56

Une liaison hydrogène complexe implique deux ou plus de liaisons hydrogène, engageant généralement les chaînes latérales des acides aminés et plus d’une base d’ADN.

Question 57

Comment les bases d’ADN sont-elles impliquées dans les liaisons hydrogène complexes ?

Answer 57

Dans les liaisons hydrogène complexes, les bases peuvent appartenir au même brin ou à des brins opposés de l’ADN.

Question 58

Pourquoi les liaisons hydrogène simples offrent-elles peu de spécificité de séquence ADN ?

Answer 58

Les liaisons hydrogène simples n’ont pas de préférence marquée pour des bases précises et ne confèrent donc pas de spécificité.

Question 59

Quels acides aminés sont souvent impliqués dans les liaisons hydrogène bidentées ?

Answer 59

L’arginine est fréquemment impliquée dans les liaisons hydrogène bidentées en raison de sa longueur, sa conformation et sa géométrie. Cruciales pour la reconnaissance de bases simples à des positions spécifiques.

Question 60

Quelle est la fonction principale des liaisons hydrogène complexes dans les interactions protéine-ADN ?

Answer 60

Les liaisons hydrogène complexes permettent la reconnaissance de petites séquences d’ADN plutôt que de simples bases, conférant ainsi une spécificité universelle.

Question 61

Quelles sont les caractéristiques de la glycine (G) ?

Answer 61

Modifications post-traductionnelles : Aucune Forces d’interactions : La glycine n’a pas de chaîne latérale et interagit uniquement via sa chaîne principale.

Question 62

Quelles sont les caractéristiques de la proline (P) ?

Answer 62

Modifications post-traductionnelles : Aucune Forces d’interactions : Forces de van der Waals et effet hydrophobe. Son cycle rigide limite sa flexibilité.

Question 63

Quelles sont les caractéristiques de l’alanine (A) ?

Answer 63

Modifications post-traductionnelles : Aucune Forces d’interactions : Forces de van der Waals et effet hydrophobe.

Question 64

Quelles sont les caractéristiques de la valine (V) ?

Answer 64

Modifications post-traductionnelles : Aucune Forces d’interactions : Forces de van der Waals et effet hydrophobe.

Question 65

Quelles sont les caractéristiques de la leucine (L) ?

Answer 65

Modifications post-traductionnelles : Aucune Forces d’interactions : Forces de van der Waals et effet hydrophobe.

Question 66

Quelles sont les caractéristiques de l’isoleucine (I) ?

Answer 66

Modifications post-traductionnelles : Aucune Forces d’interactions : Forces de van der Waals et effet hydrophobe.

Question 67

Quelles sont les caractéristiques de la phénylalanine (F) ?

Answer 67

Modifications post-traductionnelles : Aucune Forces d’interactions : Forces de van der Waals, effet hydrophobe, et interactions cation-π, anion-π, soufre-π et amine-π.

Question 68

Quelles sont les caractéristiques du tryptophane (W) ?

Answer 68

Modifications post-traductionnelles : Aucune Forces d’interactions : Forces de van der Waals, effet hydrophobe, liaisons hydrogène (D), et interactions cation-π, anion-π, soufre-π et amine-π.

Question 69

Quelles sont les caractéristiques de la cystéine (C) ?

Answer 69

pKa : ≈ 8.3 Modifications post-traductionnelles : Oxydation (ponts disulfure) Forces d’interactions : Forces de van der Waals, effet hydrophobe, soufre-π et liaisons hydrogène (D et A).

Question 70

Quelles sont les caractéristiques de la méthionine (M) ?

Answer 70

Modifications post-traductionnelles : Oxydation (sulfoxyde) Forces d’interactions : Forces de van der Waals, effet hydrophobe, soufre-π et liaisons hydrogène (A).

Question 71

Quelles sont les caractéristiques de l’acide aspartique (D) ?

Answer 71

pKa : ≈ 3.9 Modifications post-traductionnelles : O-Glycosylation Forces d’interactions : Liaisons hydrogène (A), interactions ioniques et anion-π.

Question 72

Quelles sont les caractéristiques de l’acide glutamique (E) ?

Answer 72

pKa : ≈ 4.1 Modifications post-traductionnelles : O-Glycosylation Forces d’interactions : Liaisons hydrogène (A), interactions ioniques, van der Waals et anion-π.

Question 73

Quelles sont les caractéristiques de la sérine (S) ?

Answer 73

Modifications post-traductionnelles : Phosphorylation et O-Glycosylation Forces d’interactions : Liaisons hydrogène (D et A) et interactions ioniques (après MPT).

Question 74

Quelles sont les caractéristiques de la thréonine (T) ?

Answer 74

Modifications post-traductionnelles : Phosphorylation et O-Glycosylation Forces d’interactions : Liaisons hydrogène (D et A), interactions ioniques (après MPT) et van der Waals.

Question 75

Quelles sont les caractéristiques de la tyrosine (Y) ?

Answer 75

pKa : ≈ 10.1 Modifications post-traductionnelles : Phosphorylation et O-Glycosylation Forces d’interactions : Van der Waals, effet hydrophobe, liaisons hydrogène (D et A), interactions ioniques (après MPT), et interactions cation-π, anion-π, soufre-π et amine-π.

Question 76

Quelles sont les caractéristiques de l’asparagine (N) ?

Answer 76

Modifications post-traductionnelles : N-Glycosylation Forces d’interactions : Liaisons hydrogène (D et A) et amine-π.

Question 77

Quelles sont les caractéristiques de la glutamine (Q) ?

Answer 77

Modifications post-traductionnelles : N-Glycosylation Forces d’interactions : Liaisons hydrogène (D et A), amine-π et van der Waals.

Question 78

Quelles sont les caractéristiques de la lysine (K) ?

Answer 78

pKa : ≈ 10.8 Modifications post-traductionnelles : Acétylation et Méthylation Forces d’interactions : Van der Waals, effet hydrophobe, liaisons hydrogène (D), interactions ioniques et cation-π.

Question 79

Quelles sont les caractéristiques de l’arginine (R) ?

Answer 79

pKa : ≈ 12.5 Modifications post-traductionnelles : Méthylation et N-Glycosylation Forces d’interactions : Van der Waals, effet hydrophobe, liaisons hydrogène (D), interactions ioniques et cation-π.

Question 80

Quelles sont les caractéristiques de l’histidine (H) ?

Answer 80

pKa : ≈ 6.0 Modifications post-traductionnelles : Aucune Forces d’interactions : Liaisons hydrogène (D et A), interactions ioniques et potentiellement cation-π, anion-π, soufre-π et amine-π.