Fiche de révision : Peptides et protéines

📋 Plan du Cours

1. Généralités et rôles des protéines
2. Liaison peptidique et structure primaire
3. Structures secondaires
4. Structure tertiaire et interactions
5. Domaines et groupements prosthétiques
6. Structure quaternaire et repliement
7. Propriétés physico-chimiques
8. Conformations pathologiques
9. Modifications post-traductionnelles
10. Exemples de protéines

📖 1. Généralités et rôles des protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéines : Macromolécules constituées d’acides aminés et représentant la moitié du poids sec des cellules.

★ À maîtriser

• Les principales fonctions des protéines sont:
  • structurales
  • le transport
  • l’immunité
  • la médiation
  • les fonctions enzymatiques

Compléments

• La biogenèse des protéines correspond à leur formation par assemblage d’acides aminés.

📖 2. Liaison peptidique et structure primaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison peptidique : Liaison covalente formée par condensation entre le carboxyle porté par le carbone α d’un acide aminé et l’amine portée par le carbone α de l’acide aminé suivant, avec élimination d’eau.
• Structure primaire : Enchaînement des acides aminés par des liaisons peptidiques, décrit conventionnellement de l’extrémité N-terminale vers l’extrémité C-terminale.

★ À maîtriser

• La liaison peptidique est plane, polaire, de géométrie fixe et ne permet pas la rotation autour de la liaison C-N en raison de son caractère partiellement double.

Compléments

• Les six atomes de chaque liaison peptidique, comprenant C, O, N, H et les deux carbones α voisins, appartiennent au même plan fixe.

💡 Astuce mémo

Liaison peptidique fixe, angles φ et ψ mobiles

📖 3. Structures secondaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Structure secondaire : Organisation tridimensionnelle locale des peptides et des protéines, principalement sous forme d’hélices α ou de feuillets β stabilisés par des liaisons hydrogène.
• Hélice α : L’hélice α résulte de rotations successives des plans peptidiques, avec 3,6 acides aminés par tour, et elle est stabilisée par des liaisons hydrogène entre le carbonyle d’un acide aminé et l’amide situé quatre acides aminés plus loin.

★ À maîtriser

📌 Les feuillets β résultent de l’assemblage de trois à quatre brins β stabilisés par des liaisons hydrogène entre brins adjacents, selon une organisation parallèle, antiparallèle ou mixte.

Compléments

• La méthionine, l’alanine et la leucine favorisent les hélices α, tandis que la proline les casse par sa structure en coude.

💡 Astuce mémo

Hélice α intra-chaîne, feuillet β inter-brins

📖 4. Structure tertiaire et interactions

🔑 Notions clés & Définitions

• Structure tertiaire : Organisation générale de la protéine dans l’espace, dépendant de ses structures primaire et secondaire.

★ À maîtriser

• Les interactions stabilisant la structure tertiaire sont:

  • les ponts disulfures
  • les interactions ioniques
  • les liaisons hydrogène
  • les interactions hydrophobes

• Les interactions hydrophobes se forment au cœur des protéines par exclusion de l’eau entre les acides aminés hydrophobes Ile, Val, Leu, Met, Trp, Tyr et Phe.

Compléments

📐 Formule — La formation d’un pont disulfure résulte de l’oxydation de deux cystéines selon $R-SH + HS-R \rightarrow R-S-S-R + 2H^+ + 2e^-$.

💡 Astuce mémo

Interactions hydrophobes et ponts disulfures → repliement stable

📖 5. Domaines et groupements prosthétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Domaine protéique : Plus petite unité structurale d’une protéine capable de se replier et de fonctionner indépendamment du reste de la protéine.
• Apoprotéine : Partie protéique d’une protéine dépourvue de son groupement prosthétique ou cofacteur.

★ À maîtriser

• Un groupement prosthétique est un cofacteur non protéique essentiel à la fonction et à l’acquisition de la structure tertiaire d’une protéine.

Compléments

• Dans l’hémoglobine, la globine constitue l’apoprotéine et l’hème, formé d’une porphyrine et d’un atome de fer, constitue le cofacteur nécessaire à l’interaction avec l’oxygène.

💡 Astuce mémo

Une protéine modulaire porte des domaines autonomes autour d’un cofacteur

📖 6. Structure quaternaire et repliement

🔑 Notions clés & Définitions

• Structure quaternaire : Assemblage de plusieurs chaînes protéiques, chaque chaîne constituant une sous-unité.

📝 Points essentiels

📌 La structure native est la forme fonctionnelle thermodynamiquement la plus stable et la moins énergétique, tandis que la structure dénaturée est non fonctionnelle et plus énergétique.

• 🔄 Le repliement suit la séquence:
  1. état dénaturé
  2. formes intermédiaires
  3. structure native

💡 Astuce mémo

Primaire → secondaire → tertiaire → quaternaire

📖 7. Propriétés physico-chimiques

★ À maîtriser

• Les protéines présentent un pic d’absorption à 210 nm lié aux liaisons peptidiques et un pic à 280 nm lié aux acides aminés aromatiques.

• Les charges protéiques peuvent provenir:

  • de l’amine N-terminale
  • du carboxyle C-terminal
  • de certaines chaînes latérales

📌 La solubilité d’une protéine dépend de la salinité et du pH, et elle est minimale au point isoélectrique lorsque la charge nette est nulle.

Compléments

📌 La conformation tridimensionnelle des protéines est fragilisée par les changements de salinité ou de pH, les détergents et les agents réducteurs, tandis que la liaison peptidique reste généralement stable.

📖 8. Conformations pathologiques

★ À maîtriser

📌 La protéine prion cellulaire possède principalement une structure en hélice α, tandis que la protéine prion pathogène adopte une structure en feuillet β, devient peu soluble, s’agrège et résiste aux protéases.

Compléments

• La forme pathologique de la protéine prion est associée à la maladie neurodégénérative de Creutzfeldt-Jakob.

💡 Astuce mémo

Prion cellulaire en hélice α, prion pathologique en feuillet β

📖 9. Modifications post-traductionnelles

🔑 Notions clés & Définitions

• Modification post-traductionnelle : Une modification post-traductionnelle est une modification chimique greffée sur une protéine après sa traduction, notamment par hydroxylation, acétylation, glycosylation ou phosphorylation.
• Phosphorylation : La phosphorylation est l’ajout covalent d’un phosphate sur une protéine par une kinase, principalement sur des résidus de tyrosine, sérine ou thréonine, et elle est réversible grâce aux phosphatases.

★ À maîtriser

📌 La N-glycosylation ajoute un glucide sur une asparagine, tandis que la O-glycosylation l’ajoute sur une sérine ou une thréonine.

• La glycosylation débute dans le réticulum endoplasmique par la N-glycosylation et se poursuit dans l’appareil de Golgi par la O-glycosylation.

• Les kinases utilisent l’ATP comme donneur de phosphate et jouent un rôle essentiel dans la signalisation intracellulaire, la croissance et la survie cellulaire.

Compléments

• La mutation activatrice B-RAF V600E rend BRAF hyperactive et multiplie sa vitesse d’activité par 500, ce qui favorise la prolifération cellulaire.

💡 Astuce mémo

N sur Asn, O sur Ser/Thr

📖 10. Exemples de protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Immunoglobulines : Protéines produites par les lymphocytes B et spécialisées dans la reconnaissance des antigènes.

★ À maîtriser

• L’insuline est une hormone endocrine de 51 acides aminés produite par les cellules β des îlots de Langerhans et constituée d’une chaîne α de 21 acides aminés et d’une chaîne β de 30 acides aminés reliées par deux ponts disulfures inter-chaînes.

• Les peptides antimicrobiens adoptent une hélice α amphipathique au contact de la membrane bactérienne et forment des pores dans cette membrane.

• Le collagène de type I est une protéine fibrillaire majeure de la peau, des tendons et des os, dont le tropocollagène est formé de trois chaînes de 1050 acides aminés.

• L’hémoglobine est un tétramère formé de deux chaînes α de 141 acides aminés et de deux chaînes β de 146 acides aminés, chaque sous-unité contenant une hélice α et un hème avec un fer ferreux Fe2+.

• Une immunoglobuline possède une structure en Y formée de deux chaînes lourdes et de deux chaînes légères, et son site de reconnaissance antigénique associe les domaines variables VH et VL.

📌 Les protéines fibrillaires ont principalement un rôle structural dans les tissus, tandis que les protéines globulaires participent surtout aux interactions et à la reconnaissance entre cellules.

Compléments

• L’hormone de croissance GH est un polypeptide de 191 acides aminés produit par l’antéhypophyse et impliqué dans l’anabolisme des os, des muscles et du foie.

📌 La vitamine C est un cofacteur de l’hydroxylation du collagène, et sa carence provoque le scorbut avec perte de rigidité du tropocollagène.

• Un domaine immunoglobuline contient environ 70 à 100 acides aminés organisés en sandwich de sept à neuf brins β antiparallèles rapprochés par un pont disulfure.

📊 Tableaux de synthèse

Niveaux de structure protéique

Principales modifications post-traductionnelles