Fiche de révision : Liaisons peptidiques et peptides

📋 Plan du Cours

1. Formation de la liaison peptidique
2. Propriétés structurales de la liaison
3. Hydrolyse et géométrie peptidique
4. Classification et orientation des peptides
5. Méthodes de séquençage des peptides
6. Spectrométrie et séquençage indirect
7. Électrophorèse et révélation
8. Isoélectrofocalisation et point isoélectrique
9. Chromatographies de séparation
10. Peptides biologiquement actifs

📖 1. Formation de la liaison peptidique

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison peptidique : Liaison covalente de type amide entre la fonction carboxylique α d’un acide aminé et la fonction amine α de l’acide aminé suivant, avec élimination d’une molécule d’eau.

★ À maîtriser

• La traduction est le processus cellulaire qui respecte l’ordre des acides aminés lors de la synthèse d’un polypeptide.

📌 Un dipeptide possède deux acides aminés et une liaison peptidique, tandis qu’un tripeptide possède trois acides aminés et deux liaisons peptidiques.

• 🔄 La formation comprend trois étapes:
  1. Activation de l’acide aminé par l’ATP
  2. Formation de l’aminoacyl-adénylate et transfert sur l’ARNt
  3. Formation de la liaison peptidique dans le ribosome

Compléments

• L’aminoacyl-ARNt synthétase est l’enzyme qui catalyse l’activation et le chargement spécifique d’un acide aminé sur son ARNt.

💡 Astuce mémo

Activation → aminoacyl-ARNt → ribosome

📖 2. Propriétés structurales de la liaison

📝 Points essentiels

• La liaison peptidique présente une délocalisation électronique sur les trois atomes N-C-O, ce qui la rend polaire et lui confère un caractère partiel de double liaison.

• La mésomérie rigidifie la liaison C-N, empêche sa rotation et place les six atomes du groupement peptidique dans un même plan.

📌 La conformation trans de la liaison peptidique, caractérisée par un angle ω de 180°, est favorisée, tandis que la conformation cis, caractérisée par ω = 0°, est défavorisée.

💡 Astuce mémo

TRANS favorisée, CIS défavorisée

📖 3. Hydrolyse et géométrie peptidique

★ À maîtriser

• L’hydrolyse d’une liaison peptidique ajoute une molécule d’eau au carbone de la fonction carboxylique et rompt la liaison avec l’azote.

• La géométrie d’un peptide dépend principalement des angles de torsion $\phi$, entre N et Cα, et $\psi$, entre Cα et le carbone carboxylique suivant.

Compléments

• L’hydrolyse chimique peut utiliser HCl 6 N à 110 °C pendant 24 heures ou le bromure de cyanogène, qui coupe du côté carboxyle des méthionines.

• Le diagramme de Ramachandran représente les couples d’angles φ et ψ compatibles avec la géométrie stérique des peptides.

📖 4. Classification et orientation des peptides

🔑 Notions clés & Définitions

• Résidu d’acide aminé : Acide aminé intégré dans une chaîne peptidique après perte d’atomes participant à la formation de la liaison peptidique.

📝 Points essentiels

📌 Les peptides contiennent généralement 2 à 10 ou 20 acides aminés, les polypeptides environ 10 ou 20 à 100 acides aminés, et les protéines plus de 100 acides aminés.

📌 Une chaîne peptidique se lit et se synthétise de l’extrémité N-terminale, portant la fonction amine, vers l’extrémité C-terminale, portant la fonction carboxyle, selon le sens 5’ vers 3’ de l’ARN messager.

💡 Astuce mémo

N-terminal : amine ; C-terminal : carboxyle

📖 5. Méthodes de séquençage des peptides

📝 Points essentiels

📌 Une hydrolyse complète détermine la composition en acides aminés mais ne permet pas de connaître leur ordre dans la séquence primaire.

• La méthode de Sanger identifie l’acide aminé N-terminal en le marquant avec le dinitrofluorobenzène, puis en réalisant une hydrolyse partielle et une chromatographie.

• Les aminopeptidases libèrent les acides aminés depuis l’extrémité N-terminale, tandis que les carboxypeptidases les libèrent depuis l’extrémité C-terminale.

• La trypsine coupe après les résidus basiques Lys et Arg, la chymotrypsine après les résidus aromatiques Trp, Tyr et Phe, et la protéase staphylococcique après les résidus acides Glu et Asp.

• La détermination d’une séquence peptidique combine la composition globale, l’identification des extrémités N- et C-terminales, des coupures enzymatiques ou chimiques et le recoupement des fragments obtenus.

💡 Astuce mémo

Composition → extrémités → coupures → séquence

📖 6. Spectrométrie et séquençage indirect

★ À maîtriser

📐 Formule — La spectrométrie de masse différencie les fragments peptidiques selon leur rapport masse-sur-charge $M/Z$.

Compléments

• En spectrométrie de masse, les peptides sont ionisés, fragmentés par collision avec un gaz inerte, puis leurs fragments sont analysés selon leurs rapports M/Z afin de déduire la masse des acides aminés.

• Le clonage et le séquençage de l’ADN d’un gène permettent de déduire la séquence peptidique par traduction virtuelle et constituent une méthode rapide et peu coûteuse.

📖 7. Électrophorèse et révélation

🔑 Notions clés & Définitions

• Électrophorèse SDS-PAGE : Sépare des peptides dénaturés dans un gel de polyacrylamide contenant du SDS, principalement selon leur taille.

★ À maîtriser

📌 Le SDS se fixe aux protéines en proportion de leur taille, leur confère des charges négatives et permet aux petits peptides de migrer plus vite et plus loin que les gros peptides dans le gel.

Compléments

• La SDS-PAGE permet d’estimer la masse apparente d’une protéine avec une précision d’environ 1 kDa en comparaison avec des marqueurs de masse connue.

• Le bleu de Coomassie révèle les protéines par coloration bleue, tandis que le nitrate d’argent est plus sensible et détecte de plus petites quantités de peptides.

💡 Astuce mémo

Petit peptide : migration rapide ; gros peptide : migration lente

📖 8. Isoélectrofocalisation et point isoélectrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Isoélectrofocalisation : Sépare les peptides selon leur point isoélectrique dans un gradient de pH, sans les dénaturer.

📝 Points essentiels

📌 Un peptide migre dans le gradient de pH tant qu’il est chargé, puis s’immobilise lorsqu’il atteint son point isoélectrique, où sa charge nette est nulle.

• 🔄 Le calcul du pHi suit ces étapes:
  1. Écrire les pKa des acides aminés constitutifs
  2. Retirer les fonctions impliquées dans les liaisons peptidiques
  3. Déterminer les charges entre pH 1 et pH 14
  4. Moyenner les pKa entourant la charge nulle

💡 Astuce mémo

Charge → migration ; pHi → immobilisation

📖 9. Chromatographies de séparation

🔑 Notions clés & Définitions

• Chromatographie : Sépare un mélange de molécules selon leurs propriétés physicochimiques grâce à une phase mobile et une phase fixe.

📝 Points essentiels

• Une chromatographie comprend le dépôt de l’échantillon, le lavage des molécules non fixées puis l’élution des molécules retenues par la phase fixe.

• Dans une chromatographie échangeuse d’anions, les peptides négatifs se fixent à une résine positive à pH basique puis sont élués lorsque le pH atteint leur pHi, dans l’ordre décroissant des pHi.

• Dans une chromatographie d’exclusion, les grosses molécules passent autour des billes poreuses et sortent avant les petites molécules qui pénètrent dans leurs pores.

• La chromatographie d’affinité retient spécifiquement une molécule par liaison non covalente à un ligand fixé, puis la libère par modification des conditions ou ajout d’un compétiteur.

💡 Astuce mémo

Dépôt → lavage → élution

📖 10. Peptides biologiquement actifs

★ À maîtriser

• La LH-RH est une hormone hypothalamique décapeptidique qui stimule la sécrétion de LH par l’hypophyse.

• Le BNP est un peptide de 32 acides aminés sécrété par les ventricules cardiaques, qui possède des effets natriurétiques et vasodilatateurs et constitue un marqueur de l’insuffisance cardiaque.

• Lorsque le fer est abondant, l’hepcidine produite par le foie provoque l’internalisation et la dégradation de la ferroportine, ce qui réduit l’exportation du fer par les entérocytes.

• Les enképhalines sont des peptides endogènes qui se lient aux récepteurs opioïdes et participent à la régulation de la douleur, notamment pendant le stress.

Compléments

• La pyroglutamate protège l’extrémité N-terminale de la LH-RH contre les exopeptidases, tandis que la glycine amidée protège son extrémité C-terminale contre les carboxypeptidases.

• L’hepcidine est un peptide de 25 acides aminés contenant quatre liaisons disulfures et intervenant dans la régulation du métabolisme du fer.

• La met-enképhaline est un pentapeptide de séquence Tyr-Gly-Gly-Phe-Met.

📌 La met-enképhaline injectée ne franchit pas efficacement la barrière entre le sang et le cerveau et est dégradée par les peptidases, contrairement à la morphine qui possède une structure différente et peut provoquer tolérance et dépendance.

📊 Tableaux de synthèse

Méthodes de séparation des peptides