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biochimie > Cours 2 - acides aminés/protéine structure primaire > Flashcards

Cours 2 - acides aminés/protéine structure primaire Flashcards

1
Q

Les acides aminés sont les unités de …

A

de base pour la synthèse des protéines

Acides aminés alpha L-
* Acide
* Amine
* Alpha
* Stéréoisomères L

(- molécule d’un groupe amine et d’un groupe acide
- ce sont des molécules polaires
- alpha ; directement en 2e position car coo en première
- doit retenir que les acides aminés sont des stéréo-isomères aminés

  • juste un des acides aminés n’a pas exactement cette structure, tous les autres oui)
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Q

Quelles sont les liaisons entre les acides aminés ?

A

formation de liaisons peptidiques

(un présente le groupe carboxylique et l’autre le groupe amine pour s’accrocher ensemble et crée de l’eau puisque le groupe carboxylique qui a OH va prendre un H à l’amine)
(ici que la liaisons peptidique est crée chez les protéines)

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Q

Quels sont les 3 groupes des 20 acides aminés communs ?

A
  • Groupe des non-polaires
  • Groupe des polaires non chargés
  • Groupe des acides aminés chargés
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Q

Quelles sont les acides aminés dérivés ?

A
  • Hydroxylysine, hydroxyproline - collagène
  • Carboxyglutamate – protéines de
    coagulation
  • Pyroglutamate -bacteriorhodopsine
  • Acides aminés phosphorylés –
    signalisation

(si pas alpha amine = dérivé (beta, delta, etc.))
(les dérivés ne sont pas dans les protéines donc doit les différenciés )

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5
Q

Quels sont les propriétés acide-base des acides aminés ?

A

Les acides aminés peuvent lier et larguer des protons
Fig suivante: à pH neutre, Gly a accepté un proton sur l’azote, mais a aussi laissé aller le proton de la fonction carboxylique: s’appelle un zwitterion.

(tous les acides aminés ont cette propriété)

En partant d’un pH acide vers un pH alcalin, les acides aminés larguent des protons et deviennent neutres…
* GlyH+ + H2O -> Gly0 + H3O+
* Ka1 = [ Gly0 ] [ H3O+ ]/ [GlyH+]

Ka est la constante d’acidité, ou de dissociation

Puis, négatifs… après la déprotonation de l’acide carboxylique, c’est au tour du groupement amino de perdre le proton:
* Gly0 + H2O -> Gly¯ + H3O+
* Ka2 = [ Gly¯ ] [ H3O+ ] / [ Gly0 ]

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6
Q

Quelles sont les valeurs de pKa ?

A

Important! Savoir prédire l’état
d’ionisation en fonction du pH!
* pKa du carboxyl = 2
* pKa de l’amino = 9
* À pH neutre (7) le premier a perdu son
proton… l’autre le détient toujours.

(donc si à 7 = veut dire qu’on a dépassé le 2 donc complètement déprotonné mais pas encore à 9 donc pas encore annioné)

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7
Q

Que sont les Valeurs de pKa pour chaines latérales acides ?

A
  • Acide aspartique, Asp, D: pKa =3.9
  • Acide glutamique, Glu, E: pKa =4.3
  • Histidine, His, H: pKa = 6.0

(histidine va pouvoir donné ou reprendre son H

elle va être unique à pouvoir se comporter comme une base et comme un acide)

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8
Q

Que sont les pKa des chaines latérales basiques ?

A
  • Cystéine, Cys, C: pKa = 8.3
  • Lysine, Lys, K: pKa = 10.5
  • Tyrosine, Tyr, Y: pKa = 10.1
  • Arginine, Arg, R: pKa(guanidium) = 12.5

On voit que pour enlever un proton d’un groupe basique, il faut élever le pH sérieusement!

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9
Q

Quelles sont les réactions des acides aminés ?

A
  • Formation d’amides et d’esters à partir de groupements carboxyliques
  • Les groupes aminos forment des bases de Schiff et des amides
  • La cystéine peut former des liaisons disulfides, importantes pour le repliement des protéines. (p. 102)

(amide : c’est lorsque vous avez la condensation d’un groupement amine et un groupement carboxylique (formation et élimination d’eau) formation amide (liaison peptidiques)

2 acides aminés qui a deux groupement pouvant faire des liaisons dans chaîne latérale

3 acides aminés qui sont des alcools

doit retenir qui a réaction qui permet de mettre en évidence les acides aminés (protéines))

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10
Q

Qu’est-ce que la phosphorylation des protéines ?

A

Une des réactions des acides aminés la plus importante est
la phosphorylation comme moyen de régulation enzymatique.

Ser, Thr, et Tyr sont trois porteurs de OH où se fait la phosphorylation

(la phosphorylation se passe sur les acides aminées avec groupement alcool)

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11
Q

Quelle est la stéréochimie des acides aminés ?

A

Tous ont des centres chiraux (sauf la glycine)
* Le type L- domine en biologie
* La nomenclature D,L- est basée sur les isomères D- et L- glycéraldéhyde
* La nomenclature R,S s’applique mieux quand il y a plusieurs centres chiraux.

(présence de carbone asymétrique (4 ramifications différentes) propriétés optiques)

Le carbone central est hybridé sp3… ce qui donne des angles entre les liaisons de 109 degrés.

Si on échange COO- pour R, on obtient un isomère, mais plus la même molécule…

(la position du groupe amine est différente, c’est ça qui va déterminé la configuration L ou D)
(doit retenir que les acides aminés naturels sont de la configuration L et sucres D)

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12
Q

Quelles sont les propriétés spectroscopiques des acides aminés ?

A
  • Tous les acides aminés absorbent dans l’UV lointain
  • Seulement les Phe, Tyr et Trp
    absorbent dans l’UV rapproché et
    émettent de la fluorescence
  • Ils sont très diagnostiques de la
    structure des protéines.
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13
Q

Ordre absorbance Trp, Tyr et Phe ?

A

Trp>Tyr>Phe

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14
Q

Comment se passe la purification des acides aminés ?

A

Il existe des méthodes chromatographiques
pour la séparation des acides aminés:
Par exemple, l’échange ionique (page 110)

Ceci permet l’identification et le
séquençage de protéines
(chromatographie des charges ioniques)
(si ions négatif sur la colonne va mettre acides aminés dans solution qui va la rendre positif pour que interagisse avec ions négatifs)
(acides aminés pris dans la colonne (interaction avec ions négatifs) donc pour les déprendre on va mettre du NaCl qui va venir en compétition (Na+))

(les dérivés ne vont pas sortir tous de la colonne à la même vitesse, ils n’ont pas la même mobilité que les acides aminés de base

plus rapide - vitesse de mobilité - volume)

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15
Q

Un proche parent d’un acide aminé standard qui a été un block
buster en pharmacologie:

A

le Tylénol, alias acétaminophène.

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16
Q

Les protéines sont …

A

des polymères d’acides aminés

Chaque acide aminé attaché est appelé résidu

dipeptide = 2 acides aminés
plus de 50 = devient une protéine

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17
Q

Quelles sont les caractéristiques de la liaison peptidique ?

A
  • Longueur de 0.133 nm – plus court qu’une liaison simple
  • Comportement de liaison double partielle (40%)
  • Les 6 atomes de la liaison peptidique forment un plan dans l’espace!
  • Adopte la conformation trans
  • Électrons conférant le comportement double sont partagés entre N et O.

(liaison peptidique
cis vs trans : cis H du même côté et trans en diagonale)

La liaison peptidique forme un plan
(double liaison est plane)

(va déterminer la structure des protéines)

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18
Q

Que sont les peptides ?

A

Polymères d’acides aminés plus courts
* 2 résidus - dipeptide
* 3 résidus - tripeptide
* 12-20 résidus - oligopeptide
* Plusieurs (i.e. > 50) - polypeptide

19
Q

Quels sont les 2 types de protéine ?

A

Une chaine peptidique: monomérique
Plusieurs: multimérique

20
Q

Quels sont les 2 types de protéine multimérique ?

A
  • Homomultimère: - un type de chaîne
  • Hétéromultimère: – implique des chaînesdifférentes

Exemple d’hétérotétramère: l’hémoglobine, composée de 2 chaînes alpha et 2 chaînes bêta.

21
Q

Quelle est la taille des protéines ?

A
  • L’insuline – chaîne A de 21 résidus, chaine B de 30 résidus – masse molaire: 5733 Da.
  • Synthase de la glutamine - 12 sousunités de 468 résidus chacun –masse: 600,000 Da
  • Protéine de la connectine, masse: 2 MDa
22
Q

Quel est l’importance de la séquence chez la protéine ?

A
  • Caractéristique unique de chaque protéine
  • Est encodée par la séquence d’ADN correspondante
  • Est une forme d’information génétique qui permet d’étudier l’évolution et d’identifier des organismes
  • Par convention se lit en partant de l’extrémité N-terminal (i.e. le résidu à l’extrémité où l’amine n’est pas dans un lien peptidique)
23
Q

L’architecture des protéines
Quels sont les 4 niveaux d’organisation structurale ?

A
  • Primaire – séquence (structure chimique)
  • Secondaire – structures locales et
    répétitives – Implique les liaisons H
  • Tertiaire – organisation tridimensionnelle générale d’un domaine
  • Quaternaire – organisation spatiale des chaînes ou domaines d’une protéine multimérique
24
Q

Que faut-il ne pas confondre dans l’architecture des protéines ?

A

Ne pas confondre configuration (i.e. L vs D déterminé par structure chimique)

et conformation(arrangement 3D déterminé par forces faibles)

25
Q

Quels sont les 2 types d’organisation dans une protéine ?

A

hélice alpha et feuillet bêta

26
Q

Quelles forces caractérisent
les niveaux de structure?

A
  • Primaire: Les liaisons covalentes
  • Autres niveaux: Forces d’interactions faibles
  • Ponts H,
  • interactions électrostatiques,
  • interactions de Van der Walls,
  • effet hydrophobe.
27
Q

Quelles sont les 4 Façons de représenter les protéines?

A
  • Squelette seulement (i.e. C alpha et liaisons peptidiques)
  • Squelette avec les chaînes latérales
  • Modèle en ruban
  • Modèle avec sphères de Van der Walls (modèle plein)
28
Q

Quelles sont les Fonctions biologiques des protéines ?

A
  • Catalyse enzymatique - Ribonucléase
  • Régulation – Insuline
  • Transport - Hémoglobine
  • Structure - Collagène
  • Contraction - Actine, Myosine
  • Autres – protéines antigel de poissons
29
Q

Diversité additionnelle des
protéines

Les protéines sont parfois…

A

conjugées à d’autres molécules

  • Lorsque cette molécule est importante pour la fonction, on parlera d’un groupement prosthétique.
  • À savoir: glycoprotéine, lipoprotéine, nucléoprotéine, phosphoprotéine,
    métaloprotéine, hémoprotéine,
    flavoprotéine.
30
Q

Détermination de la séquence

Frederick Sanger a séquencé les deux chaînes de l’insuline en 1953, une première.

  • Protéines peuvent être séquencées de 2 façons:
A
  • identification des acides aminés en séquence
  • identification des codons dans le gène codant pour la protéine (méthode courante)
31
Q

Quelles sont les 8 étapes de la détermination de la séquence d’une protéine ?

A
    1. Séparation des chaînes si multimérique.
    1. Ouverture des ponts SS
    1. Détermination de la composition totale de chaque chaîne (i.e. 5% alanine)
    1. Détermination des résidus en N- et C-terminal
    1. Couper la chaîne en petits
      fragments, et séquencer chaque
      fragment
    1. Répéter l’étape 5, mais en coupant à d’autres endroits pour générer des fragments différents
    1. Reconstruire la séquence complète en chevauchant les segments séquencés à l’étape 5 et 6.
    1. Déterminer la position des ponts disulfures (optionel)
32
Q

Qu’elle est la première étape de la détermination de la séquence d’une protéine ?

A

Séparation des chaînes
Structure quaternaire repose sur forces faibles
* Séparation peut être faite par des
dénaturants:
- pH extrême
- 8M urée
- 6M guanidine HCl
- haute concentration de sels

33
Q

Quelle est la 2e étape de la détermination de la séquence d’une protéine ?

A

Ouverture des ponts SS
* Oxydation au performate
* Réduction par:
- mercaptoéthanol
- dithiothréitol or dithioérythritol
- dérivatisation des Cys pour prévenir la reformation du pont SS avec iodoacétate

34
Q

Quelle est la 3e étape de la détermination de la séquence d’une protéine ?

A

Détermination de la composition en AA
* Hydrolyse acide
* Puis, chromatographie par échange ionique ou en phase inverse

35
Q

Quelle est la 4e étape de la détermination de la séquence d’une protéine ?

A

Identification des résidus en N- et C-terminal
* Au N-terminal: Dégradation d’Edman
* Protéine attachée sur phase solide au C-terminal
* Peut être répétée 50 fois avec petites protéines

  • C-terminal :
    – Analyse enzymatique avec carboxypeptidase
    – Carboxypeptidase A ne coupe pas Pro, Arg, ou Lys
    – Carboxypeptidase B (pancréas du porc) coupe seulement Arg et Lys

Difficulté: ça coupe continuellement!!!

36
Q

Quelles sont les étapes 5 et 6 de la détermination de la séquence d’une protéine ?

A

Fragmentation des chaînes et
séquencage

  • fragmentation enzymatique
    – trypsine, chymotrypsine, clostripaine, protéase de staphylocoque

Et/ou

  • fragmentation chimique
    – Bromure de cyanogène

Séquencage
* Chaque fragment doit être séquencé
2façons
* Edman peut être utilisé
* Spectrométrie de masse est la méthode courante

37
Q

Qu’est-ce que la fragmentation enzymatique ?

A

Fragmentation enyzmatique
* Trypsine – coupe à l’extrémité C de Lys, Arg
* Chymotrypsine - coupe à l’extrémité C de Phe, Tyr, Trp
* Autres

38
Q

Qu’est-ce que la fragmentation chimique ?

A

Fragmentation chimique
Bromure de cyanogène
* CNBr agit seulement sur la méthionine
* CNBr est utile vu qu’il n’y a que peu de Met en général
* Mène à l’hydrolyse au C-terminal de la Met

39
Q

Qu’est-ce que la spectrométrie de masse ? (méthode de séquencage)

A

Le spectomètre de masse fonctionne comme suit:
1- Volatilisation et ionisation
2- Séparation des ions dans l’espace en fonction de m/z
3- Mesure des quantités d’ions de même m/z

40
Q

Qu’est-ce que la Spectrométrie de masse en tandem ?

A
  • Premier MS: sélection d’un fragment à m/z déterminé
  • Cellule à fragmentation: collisions qui fracassent le fragment
  • Deuxième MS: détection des
    polypeptides obtenus
41
Q

Quelle est l’étape 7 de la détermination de la séquence d’une protéine ?

A

Reconstruction de la séquence
* On compare et aligne les séquences des différents fragments (étape 5 et 6)
pour confirmer la position des fragments
* On peut aussi chercher des protéines ou fragments semblables dans les banques de données pour aider

42
Q

Quelles sont les caractéristiques des séquences d’une protéine ?

A
  • La composition et la séquence reflètent la fonction des protéines
    – Protéines membranaires sont enrichies en AA non-polaires, protéines fibreuses ont des compositions et séquences atypiques
  • Protéines homologues de différentes souches ont des séquences ressemblantes
  • Exemple: les cytochromes c
43
Q

Qu’est-ce que la phylogénie du cytochrome c ?

A
  • Le nombre de différences reflète la différence phylogénétique entre deux espèces
  • La séquence peut donc être utilisée pour construire l’arbre de l’évolution des protéines et des espèces… on parlera alors d’évolution moléculaire

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