Cours 3 - Structure tertiaire des protéines Flashcards
Quel est le principe de base qui guide le repliement des protéines globulaires ?
Les protéines globulaires se replient pour adopter les structures les plus stables, minimisant ainsi l’énergie libre (ΔG), où :
ΔG = ΔH - TΔS
- ΔH représente l’enthalpie (énergie des interactions moléculaires).
- TΔS représente l’entropie (désordre du système).
Le repliement maximise les interactions stabilisantes pour obtenir une conformation d’énergie minimale.
Pourquoi les protéines dépliées ont-elles un très grand nombre de conformations ?
L’état déplié d’une protéine comprend un nombre astronomique de conformations possibles, car chaque liaison peptidique peut adopter différentes angles de torsion, augmentant ainsi l’entropie du système.
Qu’est-ce que l’état natif d’une protéine et combien de conformations adopte-t-il ?
L’état natif (ou replié) d’une protéine correspond à sa conformation fonctionnelle. Contrairement à l’état déplié, il adopte généralement une seule conformation, qui est thermodynamiquement la plus stable.
Quelle est une protéine modèle couramment utilisée pour étudier les protéines globulaires ?
Un exemple typique est la ribonucléase A (RNase A), une petite protéine de 14,6 kDa et 129 résidus, possédant :
- Quelques courtes hélices α,
- Un feuillet β antiparallèle,
- Quelques tours β,
- Des segments sans structure secondaire bien définie.
Pourquoi les structures secondaires sont-elles dominantes dans les protéines globulaires ?
Les structures secondaires sont préférées car :
- Elles se forment dès que possible pendant le repliement.
- Les hélices α et feuillets β sont empaquetés ensemble pour maximiser la stabilité.
- Les segments entre ces structures sont courts et directs, évitant des conformations inutiles.
Qu’est-ce que le cœur hydrophobe des protéines globulaires ?
Le cœur hydrophobe des protéines est constitué de résidus non polaires, qui interagissent entre eux pour minimiser leur exposition à l’eau. En revanche, les résidus polaires se trouvent à la surface, où ils interagissent avec le solvant aqueux.
Pourquoi le cœur hydrophobe est-il souvent constitué d’hélices α et de feuillets β ?
Le squelette peptidique contient des groupes N-H et C=O, qui sont polaires. Dans un environnement hydrophobe, ces groupes doivent être neutralisés par des liaisons hydrogène internes, ce qui est efficacement accompli par les hélices α et les feuillets β.
Quels sont les trois types d’hélices α que l’on retrouve dans les protéines globulaires ?
Les hélices α peuvent être classées en trois types :
- Hélice de surface : située à l’extérieur de la protéine.
- Hélice enfouie : logée à l’intérieur de la protéine.
- Hélice exposée : totalement entourée par le solvant.
Que sont les boucles aléatoires et quel est leur rôle dans les protéines globulaires ?
Les boucles aléatoires sont des segments ne formant ni hélices α ni feuillets β.
- Elles adoptent des conformations définies et stables.
- Elles jouent souvent un rôle dans les sites actifs des enzymes.
- Exemples : motifs de coiffe, boucles de type I et II.
Pourquoi les protéines possèdent-elles des cavités internes malgré un empaquetage serré ?
L’empaquetage des protéines est dense mais pas parfait :
- La densité d’empaquetage varie entre 0,72 et 0,77, laissant environ 25% du volume vide.
- Ces petites cavités confèrent une certaine flexibilité aux protéines, essentielle pour leur dynamique.
Pourquoi les protéines globulaires sont-elles dynamiques ?
La structure des protéines n’est pas figée, et divers mouvements influencent leur fonction :
- Rotation des groupes méthyles.
- Oscillations des groupes aromatiques (Phe, Tyr).
- Mouvements relatifs entre domaines.
Ces dynamiques jouent un rôle clé dans les interactions moléculaires.
Pourquoi les protéines adoptent-elles souvent une torsion vers la droite ?
Les acides aminés naturels sont lévogyres (L), ce qui favorise :
- La formation d’hélices α droitières.
- La torsion à droite des brins β et de leurs connexions.
Comment les protéines globulaires sont-elles classées en fonction de leurs couches ?
Les protéines sont souvent constituées de couches de segments :
- Les résidus hydrophobes sont enveloppés entre les couches internes.
- Les résidus hydrophiles recouvrent la surface.
- Plus de la moitié des protéines ont 2 couches, environ 1/3 en ont 3.
Quelle est la classification des protéines globulaires selon Richardson ?
Richardson a classé les protéines en :
- Protéines à hélices α antiparallèles.
- Protéines à feuillets β parallèles ou mixtes.
- Protéines à feuillets β antiparallèles.
- Protéines riches en métal ou ponts disulfure.
Quelles sont les caractéristiques des protéines à hélices α antiparallèles ?
Ces protéines adoptent des faisceaux d’hélices reliés par de courtes boucles, avec une torsion gauche (~15°).
Exemple : Les globines (hémoglobine, myoglobine), constituées de deux couches d’hélices perpendiculaires.
Quelles sont les propriétés des feuillets β parallèles ou mixtes ?
- Les résidus hydrophobes sont répartis des deux côtés du feuillet.
- Ces feuillets sont localisés dans le cœur des protéines.
- Tonneau β parallèle à 8 brins : structure commune avec 2 couches.
- Feuillet β à double enroulement : possède 3 couches.
Pourquoi les tonneaux α/β sont-ils communs dans les enzymes ?
- Le tonneau α/β à 8 brins est très stable et régulier.
- Il nécessite au moins 200 résidus pour se former.
- Il sert de site actif enzymatique, localisé à une extrémité du tonneau.
Comment sont structurées les protéines à feuillets β antiparallèles ?
- Les résidus hydrophobes sont d’un seul côté.
- Une seule face doit être protégée du solvant.
- Structures possibles : tonneau β, feuillets recouverts d’hélices.
Quelles sont les caractéristiques des protéines à métal ou riches en ponts disulfure ?
- Contiennent moins de 100 résidus.
- Leur stabilité dépend des liaisons métalliques ou ponts disulfure.
- Sans ces éléments, elles deviennent instables.
Comment les protéines sont-elles classées selon leur structure ?
- Plus de 200 000 structures déterminées par cristallographie, RMN et cryo-microscopie.
- Environ 1 500 repliements différents identifiés.
- Plusieurs bases de données permettent de classifier les structures et d’identifier de nouveaux motifs.
Comment sont classés les domaines individuels des protéines à plusieurs domaines ?
Comme dans la plupart des systèmes de classification, les domaines individuels des protéines multi-domaines sont traités indépendamment, car chaque domaine peut avoir une structure et une fonction distinctes.
Quelles sont les 7 classes de protéines selon leur structure ?
Les protéines sont classées en 7 grandes classes :
- α exclusivement (principalement hélices α).
- β exclusivement (principalement feuillets β).
- α/β (contient des feuillets β parallèles).
- α+β (contient des feuillets β antiparallèles).
- Protéines à plusieurs domaines.
- Protéines membranaires.
- Petites protéines (compactes avec peu de résidus).
Qu’est-ce que la notion de repliement (fold) en classification des protéines ?
Un repliement (fold) désigne un arrangement spécifique de structures secondaires (hélices α et feuillets β) avec un type de connexions précis entre elles. Deux protéines avec le même repliement ont une organisation similaire, même si leur séquence diffère.
Qu’est-ce qu’une superfamille de protéines ?
Une superfamille regroupe plusieurs familles de protéines qui :
- Ont peu d’identité de séquence.
- Ont une structure et une fonction similaires.
- Partagent une origine évolutive commune.
