Cours 3 - Structure tertiaire des protéines Flashcards
Vrai ou faux : La cristallographie de rayons X nécessite des échantillons cristallisés pour déterminer la structure des protéines.
Vrai
Quels types de protéines peuvent être étudiés avec la cristallographie de rayons X ?
Des protéines de toutes tailles.
Quel est le principal avantage de la résonance magnétique nucléaire concernant les structures étudiées ?
Elle permet d’étudier des structures dynamiques.
Quelles sont les caractéristiques principales des structures observées avec la cryo-microscopie électronique ?
Les structures sont dynamiques et hétérogènes.
Quelle est la base de données la plus importante pour les structures 3D des macromolécules biologiques ?
Protein Data Bank (PDB).
Vrai ou faux : La Protein Data Bank (PDB) fournit des informations sur les structures des acides nucléiques.
Faux. Les structures des acides nucléiques sont disponibles dans la Nucleic Acid Databank (NDB), pas dans la PDB.
Quel type de données peut-on trouver dans la Nucleic Acid Databank (NDB) ?
Des structures 3D et des informations sur les acides nucléiques.
Quel système d’intelligence artificielle prédit la structure 3D des protéines à partir de leur séquence d’acides aminés ?
AlphaFold Protein Structure Database.
Quel programme de visualisation moléculaire offre une application de base gratuite pour visualiser des structures 3D, réaliser des animations et des analyses ?
PyMOL
Quels sont les deux programmes mentionnés pour la visualisation moléculaire ?
PyMOL et UCSF ChimeraX.
Quels sont les principaux modes de représentation moléculaire?
- Représentation compacte.
- Représentation des liaisons chimiques (traits, bâtonnets).
- Représentation des liaisons chimiques et des atomes (balles et bâtonnets).
- Représentations schématiques (chaîne squelettique, rubans, roue hélicoïdale, diagramme topographique).
Quels éléments sont représentés dans la méthode “balles et bâtonnets” ?
Les liaisons chimiques et les atomes.
Citez deux types de représentations schématiques mentionnées.
- Roue hélicoïdale.
- Diagramme topographique.
- Les rubans
Quel est le principe de base I concernant le repliement des protéines globulaires ?
Les protéines globulaires se replient généralement pour former les structures les plus stables (avec un ΔG minimal).
Complétez la formule : ΔG = ______ - TΔS.
ΔH
Vrai ou faux : Les protéines globulaires dans leur état déplié possèdent un nombre limité de conformations.
Faux, Les protéines dépliées ont un nombre astronomique de conformations possibles.
Vrai ou faux : Une protéine dans son état natif a généralement plusieurs conformations.
Faux , Une protéine dans son état natif a généralement une seule conformation stable.
Quel est le deuxième principe de base concernant les protéines globulaires ?
La prépondérance des structures secondaires.
Vrai ou faux : Les structures secondaires se forment uniquement dans des conditions particulières.
Faux, les structures secondaires se forment en autant que possible.
Complétez la phrase : Les hélices et les feuillets β sont généralement _______ les unes contre les autres.
Empaquetés
Vrai ou faux : Les segments de squelette peptidique entre les structures secondaires sont souvent longs et complexes.
Faux, ces segments sont généralement courts et directs.
Quel est le troisième principe de base pour les protéines globulaires ?
Le cœur hydrophobe.
Vrai ou faux : La plupart des résidus polaires se trouvent à l’intérieur de la protéine globulaire.
Faux, les résidus polaires se trouvent principalement à la surface et interagissent avec le milieu aqueux.
Où se trouvent généralement les résidus hydrophobes dans une protéine globulaire ?
À l’intérieur de la protéine, où ils interagissent entre eux.
Pourquoi le cœur hydrophobe est-il principalement constitué d’hélices α et de feuillets β ?
Parce que ces structures secondaires maximisent les interactions entre les chaînes principales et minimisent l’exposition des groupes hydrophobes à l’eau.
Pourquoi est-il nécessaire de neutraliser les groupes polaires du squelette dans le cœur hydrophobe d’une protéine ?
Pour éviter les interactions défavorables entre les groupes polaires (N-H et C=O) et l’environnement hydrophobe.
Quels sont les trois types d’hélices α mentionnés?
- Hélice amphiphile (de surface).
- Hélice hydrophobe (enfouie).
- Hélice polaire et chargée (exposée).
Pourquoi une hélice amphiphile est-elle orientée de manière spécifique ?
Pour que ses résidus hydrophobes soient dirigés vers l’intérieur et ses résidus hydrophiles vers l’extérieur, facilitant son interaction avec l’environnement aqueux.
Quel est le quatrième principe de base concernant les protéines globulaires ?
Le quatrième principe de base est la présence de structures ordonnées non répétitives, telles que les boucles ou boucles aléatoires. Ces structures ne forment pas d’hélice α ni de feuillet β et jouent souvent un rôle dans les sites actifs des enzymes.
Comment appelle-t-on les segments de la chaîne qui ne forment pas d’hélice α ou de feuillet β ?
Des boucles ou boucles aléatoires.
Vrai ou faux : Les boucles aléatoires (“random coils”) sont réellement aléatoires.
Faux, les boucles aléatoires adoptent des conformations définies et stables, bien qu’elles soient plus difficiles à décrire que les structures secondaires classiques.
Complétez la phrase : Les boucles aléatoires jouent souvent un rôle important dans les ________ des enzymes.
Sites actifs
Pourquoi les boucles aléatoires sont-elles difficiles à décrire par rapport aux hélices et feuillets ?
Parce qu’elles ont des conformations définies et stables mais moins régulières que les structures secondaires classiques.
Quel est le cinquième principe de base concernant les protéines globulaires ?
Le problème d’empaquetage.
Vrai ou faux : L’empaquetage des protéines globulaires est parfaitement serré sans aucun espace vide.
Faux, Environ 25 % du volume de la protéine est vide, sous la forme de petites cavités.
Sous quelle forme l’espace vide dans une protéine globulaire est-il généralement présent ?
Sous la forme de petites cavités.
Vrai ou faux : Les petites cavités dans une protéine sont inutiles et réduisent sa stabilité.
Faux, Ces cavités permettent la flexibilité des protéines et contribuent à leur dynamique.
Quel est le sixième principe de base concernant les protéines globulaires ?
La dynamique des protéines.
Vrai ou faux : La structure des protéines globulaires est statique.
Faux, La structure des protéines globulaires est dynamique, avec des mouvements constants.
Quels types de mouvements sont observés dans les protéines globulaires ?
Des mouvements d’amplitudes et de durées variables, tels que la rotation des groupes méthyles, des groupes aromatiques (Phe et Tyr) et le mouvement relatif des domaines.
Complétez la phrase : Certains segments des protéines sont très ________ et ________, jouant un rôle dans les interactions moléculaires. (Principe 6)
Flexibles ; désordonnés.
Que signifie le principe de base VII intitulé “Contrainte chirale” dans l’anatomie d’une protéine globulaire ?
Ce principe décrit la tendance des chaînes peptidiques composées d’acides aminés lévogyres (L) à tourner vers la droite.
Vrai ou Faux : Les acides aminés lévogyres (L) favorisent une torsion vers la gauche dans les hélices α et 3₁₀.
Faux. Ils favorisent une torsion vers la droite.
Pourquoi les chaînes peptidiques composées d’acides aminés lévogyres (L) ont-elles tendance à tourner vers la droite dans les structures secondaires des protéines ?
Cela est dû à la chiralité des acides aminés lévogyres, ce qui influence la stabilité et la formation des structures secondaires telles que l’hélice α, l’hélice 3₁₀, ainsi que le cheuvauchement et la torsion à droite des brins β.
Qu’est-ce que la taxonomie structurale en biologie des protéines ?
La taxonomie structurale est un système de classification des structures des protéines basé sur différents critères.
Quels sont les trois types de classification mentionnés ?
- Classification par couches de segment.
- Classification de Richardson.
- Classification par structure (exemple : SCOP).
Quelle est la différence entre une classification classique et une classification moderne selon cette diapositive ?
- La classification classique inclut la classification par couches de segment et celle de Richardson.
- La classification moderne inclut la classification par structure, comme SCOP.
Comment sont empaquetés les hélices et les feuillets dans les protéines globulaires ?
Ils sont empaquetés en couches définies par des segments de squelette peptidique.
Vrai ou Faux : Les résidus non-polaires/hydrophobes sont principalement situés à la surface des couches.
Faux. Ils sont enveloppés entre les couches.
Pourquoi les résidus polaires/hydrophiles sont-ils généralement présents sur les couches externes des protéines globulaires ?
Parce qu’ils interagissent favorablement avec la solution aqueuse.
Quelle est la répartition typique des couches dans les protéines globulaires ?
Plus de 1/2 des protéines globulaires ont 2 couches, et environ 1/3 ont 3 couches.
Vrai ou Faux : Les couches externes des protéines globulaires contiennent principalement des résidus hydrophobes.
Faux. Elles contiennent principalement des résidus polaires/hydrophiles.
Quelle est la contribution principale de la classification de Richardson dans l’étude des protéines globulaires ?
La classification de Richardson regroupe les protéines globulaires selon leurs similitudes structurelles, en mettant en avant des catégories comme les hélices antiparallèles, les feuillets β parallèles, mixtes ou antiparallèles, et les protéines à métal ou riches en ponts disulfure.
Quels sont les 4 principes proposé selon la classification de Richardson?
1) Les protéines à hélices a antiparallèles
2) Les protéines à feuillets B parallèles ou feuillets ß mixte
3) Les protéines à feuillets B antiparallèles
4) Les protéines à métal ou riches en ponts disulfure
Quelle est la différence entre les feuillets β parallèles et antiparallèles dans la structure des protéines globulaires ?
- Les feuillets β parallèles ont des brins alignés dans la même direction.
- Les feuillets β antiparallèles ont des brins orientés dans des directions opposées.
Comment sont empaquetées les hélices α dans les protéines globulaires selon Richardson ?
Elles sont empaquetées de façon antiparallèle avec des courtes boucles.
Vrai ou Faux : La disposition des faisceaux d’hélices α dans les protéines globulaires présente une torsion à droite.
Faux. La torsion est légèrement à gauche, à un angle de 15 degrés.
Nommez deux exemples de protéines à hélices α importantes mentionnées dans cette classification.
L’hémoglobine et la myoglobine.
Quelle est la particularité structurelle des globines selon la classification de Richardson ?
Les globines possèdent deux couches d’hélices, l’une étant perpendiculaire à l’autre.
Où se trouvent les résidus hydrophobes dans les feuillets β parallèles ?
Ils sont répartis sur les deux faces des feuillets β.
Vrai ou Faux : Une des faces des feuillets β parallèles est toujours exposée à la solution aqueuse environnante.
Faux. Aucune des faces ne peut être exposée à la solution environnante.
Pourquoi les feuillets β parallèles se trouvent-ils au cœur des structures protéiques ?
Leur nature hydrophobe les rend incompatibles avec l’exposition à la solution environnante, ce qui les place au centre des structures pour minimiser le contact avec l’eau.
Citez deux types particuliers de feuillets β parallèles décrits.
- Le tonneau β parallèle à huit brins (tonneau α/β). (2 couches)
- Le feuillet β parallèle à double enroulement. (3 couches)
Qu’est-ce qu’un tonneau α/β à huit brins dans la classification des protéines globulaires ?
C’est une des structures les plus grandes et régulières parmi les domaines protéiques, composée de huit brins et huit hélices.
Vrai ou Faux : Le tonneau α/β à huit brins est une structure irrégulière souvent présente dans les domaines non enzymatiques.
Faux. C’est une structure régulière et associée aux fonctions enzymatiques.
Tous les domaines connus en tonneau α/β à huit brins possèdent des __________ associées au domaine du tonneau.
Fonctions enzymatiques.
Quelle est la fonction des boucles situées aux extrémités du tonneau α/β ?
Elles forment le site actif, séparant les résidus responsables de l’activité enzymatique de ceux impliqués dans la stabilité structurelle.
Vrai ou Faux : Les résidus responsables de l’activité enzymatique sont situés au centre du tonneau α/β.
Faux. Ils sont situés dans les boucles à l’une des extrémités du tonneau.
Où se trouvent les résidus hydrophobes dans les feuillets β antiparallèles ?
Ils se trouvent sur une seule des deux faces des feuillets.
Vrai ou Faux : Les deux faces des feuillets β antiparallèles doivent être protégées du milieu aqueux.
Faux. Une seule des faces doit être protégée du milieu aqueux.
La structure minimale pour une protéine à feuillets β antiparallèles est une structure à ____________.
Deux couches.
Quels sont les types de structures possibles pour les protéines à feuillets β antiparallèles ?
- Structures en tonneau β.
- Feuillets recouverts par des hélices et/ou des boucles sur une face.
Quelles sont les caractéristiques principales des protéines à métal ou riches en ponts disulfure ?
Elles contiennent généralement moins de 100 résidus et leur conformation est fortement influencée par leur haute teneur en ligand métallique ou en ponts disulfure.
Vrai ou Faux : Les protéines à métal ou riches en ponts disulfure sont stables même si les métaux ou ponts disulfure sont éliminés.
Faux. Ces protéines deviennent généralement instables sans métaux ou ponts disulfure.
La conformation des protéines à métal ou riches en ponts disulfure est influencée par leur teneur en ___________ ou en ___________.
Ligand métallique ; ponts disulfure.
Pourquoi les protéines riches en ponts disulfure sont-elles sensibles à l’élimination des ponts disulfure ?
Les ponts disulfure contribuent significativement à la stabilité de leur structure tridimensionnelle. Leur élimination entraîne un effondrement ou une perte de la conformation native.
Quelles techniques sont utilisées pour déterminer les structures protéiques ? (3)
La cristallographie, la spectroscopie RMN et la cryo-microscopie électronique.
Combien de repliements différents de protéines ont été identifiés jusqu’à présent ?
Environ 1 500 repliements différents.
Il existe plusieurs bases de données qui tentent de classer les repliements de façon ____________.
Systématique
Quel est l’objectif principal des bases de données qui classifient les repliements protéiques ?
Identifier et organiser de nouveaux repliements pour améliorer la compréhension des structures protéiques.
Pourquoi est-il difficile de prédire la structure secondaire des protéines avec certitude ?
Il est difficile de prédire la structure secondaire en toute confiance, sauf pour des exceptions comme les hélices transmembranaires et les structures superhélicoïdales à deux faisceaux.
Vrai ou Faux : Il est toujours possible de prédire avec précision la structure secondaire des protéines.
Faux. Certaines structures ne peuvent pas être prédites avec certitude.
Les ___________ sont des séquences protéiques capables d’adopter plusieurs structures secondaires selon le contexte.
Séquences caméléon.
Comment la difficulté de prédire les structures secondaires impacte-t-elle la prédiction des structures tertiaires ?
La difficulté de prédire les structures secondaires limite la capacité à prédire les structures tertiaires.
Vrai ou Faux : Les règles d’empaquetage des structures secondaires sont peu connues, rendant impossible la prédiction des repliements tertiaires.
Faux. Les règles d’empaquetage sont relativement bien connues, ce qui permet de dériver un nombre limité de repliements possibles.
On peut généralement dériver un __________ limité de __________ possibles à partir d’une structure secondaire connue.
Nombre ; repliements.
Pourquoi les règles d’empaquetage des structures secondaires sont-elles importantes dans la prédiction des structures tertiaires ?
Ces règles permettent de réduire les possibilités de repliements et d’orienter les prédictions vers des structures plus probables.
Qu’est-ce qu’une protéine homologue ?
Une protéine homologue est une protéine qui a évolué à partir d’un ancêtre commun, partageant une similarité de structure et souvent une similarité de fonction.
Vrai ou Faux : Toutes les protéines homologues ont exactement les mêmes fonctions.
Faux. Elles ont souvent des fonctions similaires mais pas toujours identiques.
Quels sont les critères pour considérer deux protéines comme homologues ?
- Une similarité de structure.
- Un nombre significatif d’acides aminés identiques (25-30 % ou plus).
- Des acides aminés identiques importants pour la fonction.
Vrai ou Faux : La myoglobine et l’hémoglobine sont des exemples de protéines homologues.
Vrai
Comment peut-on prédire la structure tridimensionnelle d’une protéine X ?
Si la séquence de la protéine X est suffisamment similaire à celle d’une protéine Y dont la structure est connue, un modèle tridimensionnel peut être construit sur la base de l’alignement des séquences.
Vrai ou Faux : L’alignement des séquences est une étape clé pour prédire la structure d’une protéine homologue.
Vrai
Pourquoi la similarité entre les séquences est-elle importante dans la prédiction des structures protéiques homologues ?
Une forte similarité indique une structure similaire, ce qui permet de prédire la structure de la protéine X avec une certaine confiance.
Comment l’identité des séquences entre deux protéines affecte-t-elle la précision du modèle de prédiction ?
Plus il y a d’identité de séquences entre deux protéines, plus le modèle sera précis.
Vrai ou Faux : Il est difficile de reproduire l’empaquetage des structures secondaires lors de la construction d’un modèle.
Faux. Il est généralement facile de reproduire l’empaquetage des structures secondaires.
La principale difficulté dans la construction d’un modèle réside dans la __________ des boucles et la __________ des chaînes latérales.
Modélisation ; conformation.
Pourquoi est-il plus facile de reproduire l’empaquetage des structures secondaires dans un modèle ?
Parce que l’architecture de la protéine est principalement définie par les interactions entre les structures secondaires, qui sont bien comprises.
Vrai ou Faux : Les modèles tridimensionnels basés sur des protéines homologues ne peuvent pas être utilisés pour identifier des sites actifs ou des sites de liaison.
Faux. Ces modèles sont utiles pour identifier des sites actifs, des sites de liaison, ou pour formuler des hypothèses.
Quel est l’apport principal des informations de couplages co-évolutifs dans la prédiction des structures protéiques ?
Elles permettent de prédire les structures des protéines sans homologues.
Vrai ou Faux : La méthode de couplages co-évolutifs repose sur l’analyse des contacts entre résidus éloignés dans une structure protéique.
Faux. Elle repose sur l’analyse des résidus proches dans l’espace et appariés en termes évolutifs.
Comment les couplages co-évolutifs permettent-ils de prédire les contacts dans une structure protéique ?
En identifiant des signaux de couplage évolutifs entre résidus proches dans l’espace, extraits d’alignements de multiples séquences.
Quelles sont les principales approches utilisées pour prédire la structure des protéines ?
Les approches basées sur l’intelligence artificielle et l’apprentissage profond.
Vrai ou Faux : Il existe une méthode qui réussit à 100 % à prédire la structure des protéines sans homologues.
Faux. Aucune méthode ne réussit à 100 %.
Les modèles prédits par des programmes donnent un score de confiance pour la précision locale () et pour la précision globale de la protéine entière ().
pLDDT ; pTM.
Nommez deux des programmes les plus récents et populaires pour prédire les structures protéiques.
AlphaFold et ESMFold.
Sur quoi est basé AlphaFold pour prédire les structures des protéines ?
Il est basé sur l’alignement de séquences multiples (MSA).
Vrai ou Faux : AlphaFold effectue des calculs très rapides mais avec une précision réduite.
Faux. Le calcul est plus lent, mais les prédictions sont plus précises.
Quelle est l’utilité d’AlphaFold3 par rapport aux versions précédentes ?
AlphaFold3 peut être utilisé pour prédire les structures en présence de séquences d’ARN, d’ADN, de ligands ou de métaux.
Vrai ou Faux : La méthode AlphaFold est particulièrement efficace pour examiner les effets des mutations ponctuelles sur la structure des protéines.
Faux. Elle n’est pas très efficace pour cela.
Sur quelle théorie est basé ESMFold ?
ESMFold est basé sur la théorie du modèle de langage.
Vrai ou Faux : Les calculs d’ESMFold sont plus rapides qu’AlphaFold, mais les prédictions sont moins précises.
Vrai
Contrairement à AlphaFold, ESMFold ne peut pas prédire les structures des complexes __________, __________, __________ ou __________.
Protéine-protéine, protéine-ADN, protéine-ARN, protéine-ligand.
Pourquoi ESMFold n’est-il pas utile pour prédire les structures de complexes moléculaires ?
Parce qu’il ne peut traiter qu’une seule séquence de protéine à la fois.
