IV. Repliement in vivo Chapitre 1 – Structure des protéines

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1 IV. Repliement in vivo Chapitre 1 – Structure des protéines
Chapitre 2 – Le repliement des protéines I. Expérience d'Anfinsen II. Facteurs déterminant le repliement des protéines III. Etudes du repliement in vitro III.1 – Aspects thermodynamique et cinétique du repliement III.2 – Méthodes d'études, suivi du repliement III.3 – Mécanismes de repliement III.4 – Théorie du paysage énergétique IV. Repliement in vivo

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3 IV.1 – Peptidyl Prolyl Isomerases (PPI)
Chapitre 1 – Structure des protéines Chapitre 2 – Le repliement des protéines I. Expérience d'Anfinsen II. Facteurs déterminant le repliement des protéines III. Etudes du repliement in vitro IV. Repliement in vivo IV.1 – Peptidyl Prolyl Isomerases (PPI)

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6 IV.2 – Protein Disulfide Isomerases (PDI)
Chapitre 1 – Structure des protéines Chapitre 2 – Le repliement des protéines I. Expérience d'Anfinsen II. Facteurs déterminant le repliement des protéines III. Etudes du repliement in vitro IV. Repliement in vivo IV.1 – Peptidyl Prolyl Isomerases (PPI) IV.2 – Protein Disulfide Isomerases (PDI)

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8 IV.3 – Protéines chaperonnes
Chapitre 1 – Structure des protéines Chapitre 2 – Le repliement des protéines I. Expérience d'Anfinsen II. Facteurs déterminant le repliement des protéines III. Etudes du repliement in vitro IV. Repliement in vivo IV.1 – Peptidyl Prolyl Isomerases (PPI) IV.2 – Protein Disulfide Isomerases (PDI) IV.3 – Protéines chaperonnes

9 Prévention de l’agrégation des chaînes latérales hydrophobes

10 Famille Hsp 70 : Hsp 70, Bip Chaperonines = GroES (Hsp 60) et GroEL (Hsp 10)

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13 IV.4 – Mauvais repliement des protéines in vivo
Chapitre 1 – Structure des protéines Chapitre 2 – Le repliement des protéines I. Expérience d'Anfinsen II. Facteurs déterminant le repliement des protéines III. Etudes du repliement in vitro IV. Repliement in vivo IV.1 – Peptidyl Prolyl Isomerases IV.2 – Protein Disulfide Isomerases IV.3 – Protéines chaperonnes IV.4 – Mauvais repliement des protéines in vivo

14 Formation de fibrilles amyloïdes

15 Maladies amyloïde -> maladie d’Alzheimer etc.

16 Modèles prédictifs Dichroïsme circulaire
Le prion, agent infectieux -> maladie de la vache folle Modèles prédictifs Dichroïsme circulaire 43% hélices 3% feuillets 30% hélices 43% feuillets

17 Le prion, agent infectieux -> maladie de la vache folle
RMN

18 V. Dynamique des protéines
Chapitre 1 – Structure des protéines Chapitre 2 – Le repliement des protéines I. Expérience d'Anfinsen II. Facteurs déterminant le repliement des protéines III. Etudes du repliement in vitro IV. Repliement in vivo IV.1 – Peptidyl Prolyl Isomerases IV.2 – Disulfide Isomerases IV.3 – Protéines chaperonnes IV.4 – Mauvais repliement des protéines in vivo V. Dynamique des protéines

19 Les protéines sont des molécules souples (≠ rigides) qui oscillent en permanence et dont les mouvements structuraux ont une signification fonctionnelle =>Mouvements respiratoires de la myoglobine et hémoglobine

20 Types de mouvements des protéines :
Fluctuations atomiques (vibrations des liaisons individuelles) Mouvements collectifs de chaînes latérales jusqu'à des domaines entiers => entités qui se déplacent Changements conformationnels provoqués => ajustements induits (exemple enzyme substrat) ou de plus grande ampleur (exemple liaison ATP)

21 Chapitre 1 – Structure des protéines
Chapitre 2 – Le repliement des protéines Chapitre 3 – Détermination de la structure des macromolécules biologiques

22 I. Détermination de la structure secondaire
I.1. Méthodes expérimentales Spectroscopies d'absorption UV, visible Dichroïsme circulaire Infrarouge, Raman Spectroscopie de résonance magnétique

23 I. Détermination de la structure secondaire
I.1. Méthodes expérimentales Spectroscopies d'absorption UV, visible Dichroïsme circulaire Infrarouge, Raman Spectroscopie de résonance magnétique

24 I. Détermination de la structure secondaire
I.1. Méthodes expérimentales Spectroscopies d'absorption UV, visible Dichroïsme circulaire Infrarouge, Raman Spectroscopie de résonance magnétique

25 I.1 – 1. Spectroscopie Infrarouge
Chapitre 1 – Structure des protéines Chapitre 2 – Le repliement des protéines Chapitre 3 – Détermination de la structure des macromolécules biologiques I. Détermination de la structure secondaire I.1. Méthodes expérimentales I.1 – 1. Spectroscopie Infrarouge

26 Nombre d'onde (utilisé en infrarouge) =
Fréquence  vitesse de la lumière

27 Absorption de lumière IR entre 300 et 4000 cm-1
=> Absoption d'énergie par la molécule => Transition entre niveaux de vibration des molécules

28 Oscillateur harmonique

29 Élongation symétrique

30 Élongation symétrique
Déformation de cisaillement

31 Élongation symétrique
Déformation de cisaillement Élongation anti-symétrique => 2 types majeurs de vibrations : les élongations (stretching) et les déformations angulaires (bending)

32 Symétrique Antisymétrique Élongation Stretch Déformations angulaires (bend)

33 Symétrique Antisymétrique Élongation Stretch Déformations angulaires (bend)

34 Symétrique Antisymétrique Élongation Stretch Déformations angulaires (bend)

35 Élongation symétrique
Modes normaux de vibrations pour des molécules polyatomiques : 2 atomes (H2) : 1 vibration = élongation (stretching) 3 atomes (H2O) : 3 vibrations = élongation symétrique = élongation anti symétrique = déformation (bending) 3 atomes (CO2 linéaire) : 4 vibrations = Élongation symétrique

36 Modes normaux de vibrations pour des molécules polyatomiques :
2 atomes (H2) : 1 vibration = élongation (stretching) 3 atomes (H2O) : 3 vibrations = élongation symétrique = élongation anti symétrique = déformation (bending) 3 atomes (CO2 linéaire) : 4 vibrations = Élongation symétrique Élongation antisymétrique

37 Modes normaux de vibrations pour des molécules polyatomiques :
2 atomes (H2) : 1 vibration = élongation (stretching) 3 atomes (H2O) : 3 vibrations = élongation symétrique = élongation anti symétrique = déformation (bending) 3 atomes (CO2 linéaire) : 4 vibrations = Élongation symétrique Élongation antisymétrique Cisaillement dans le plan Cisaillement hors du plan

38 Modes normaux de vibrations pour des molécules polyatomiques :
2 atomes (H2) : 1 vibration = élongation (stretching) 3 atomes (H2O) : 3 vibrations = élongation symétrique = élongation anti symétrique = déformation (bending) 3 atomes (CO2 linéaire) : 4 vibrations = streching + bending 4 ou + d'atomes = N atomes : 3N – 5 vibrations (molécule linéaire) 3N – 6 vibrations (molécule non linéaire) => c'est le nombre de degré de liberté (3N) d'une molécule – 3 <=> rotations globales (selon x, y et z) – 3 <=> translations globales (selon x, y et z) => 3N – 6 Pour une protéine : plusieurs milliers de modes normaux

39 Élongation symétrique
Modes normaux de vibrations actifs en spectroscopie infrarouge : => modification du moment dipolaire de la molécule Exemple : CO2 Élongation symétrique non active

40 Modes normaux de vibrations actifs en spectroscopie infrarouge :
=> modification du moment dipolaire de la molécule Exemple : CO2 Élongation symétrique non active Élongation antisymétrique active Cisaillement actif

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42 Pour les protéines : bandes amides caractéristiques
Spectre FTIR

43 Pour les protéines : déconvolution de la bande Amide I
Spectre FTIR

44 Spectroscopie IR comme dichroïsme circulaire :
=> estimation des structures secondaires présentes dans les protéines Spectroscopie Raman : => Modes vibrationnels des protéines également => Complémentaire de l'infrarouge => Bandes correspondant uniquement au molécules polarisables