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CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D. 1 CHMI 2227 F Biochimie I Protéines: - Niveaux dorganisation des protéines - Conformation du groupe peptidique.

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1 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D. 1 CHMI 2227 F Biochimie I Protéines: - Niveaux dorganisation des protéines - Conformation du groupe peptidique

2 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.2 Niveaux dorganisation des protéines Quatre niveaux dorganisation caractérisent la structure des protéines Structure primaire Structure secondaire Structure tertiaire Structure quaternaire

3 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.3 Structure primaire Correspond à la séquence dacide aminés formant la chaine polypeptidique ; La structure primaire est une description complète de toutes les liaisons covalentes dans une chaîne polypeptidique ou de la protéine; Pour certaines protéines, la chaîne polypeptidique est liée par des ponts disulfures; Par contre, aucune indication nest donnée quant à la position des acides aminés dans lespace

4 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.4 Structure secondaire Réfère à la structure spatiale adoptée par des acides aminés adjacents sur une portion seulement de la protéine; Les liaisons hydrogène jouent un rôle important pour stabiliser les conformations de structures secondaires; Les deux types principaux de structure secondaire sont: lhélice alpha et le feuillet bêta;

5 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.5 Structure tertiaire Correspond a larrangement spatial de lensemble de la protéine; Formée de lensemble des structures secondaires adoptée par les différentes régions de la protéine; Formée par une chaine polypeptidique seulement;

6 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.6 Structure quaternaire Caractérisée par lassociation de plusieurs chaînes polypeptidiques (identiques ou différentes), formant une protéine particulière (example: hémoglobine); La majorité des protéines ayant une masse moléculaire plus élevée que Da consistent de 2 monomères ou plus liés de façon non-covalente;

7 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.7 Protéines La formation des différents niveaux supérieurs (2°, 3° and 4°) dorganisation se fait de manière précise; Une protéine adopte généralement une seule structure tertiaire parmi les très nombreuses conformations possibles: cest ce quon appelle la conformation native de la protéine; Pour maintenir la conformation native, plusieurs forces faibles non-covalentes sont requises.

8 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.8 Quelles forces déterminent la structure? Structure primaire: Liaisons covalentes; Structure secondaire: Les liaisons dhydrogène des groupes peptidiques prédominent; Structure tertiaire et quaternaire: Liaisons hydrogène des groupes R Interactions ioniques Interactions van der Waals Interactions hydrophobiques.

9 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.9 Structure secondaire des protéines Lélucidation des principales structures secondaires des protéines ne fut que possible suite à la compréhension de la structure de la liaison peptidique; La liaison peptidique est planaire!

10 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.10 Conformation du groupe peptidique Si la liaison peptidique est planaire, alors, les deux atomes impliqués dans la liaison peptidique ainsi que les quatre substituants (loxygene carbonyle, lhydrogene amide, et les deux carbones α adjacents) qui forment le groupe peptidique sont co- planaires Groupe peptidique

11 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.11 La liaison peptidique possède des structures de résonance! Liaison peptidique est dessinée ayant une liaison C-N simple Liaison peptidique est dessinée avec une liaison C=N double La structure réelle est mieux représentée par un hybride des 2 structures de résonance. Loxygène et le carbone du groupe carbonyle ainsi que lazote amide se partagent les électrons. Le caractère partiellement double de la liaison peptidique empêche la rotation autour de la liaison C-N Note: Le groupe peptidique est polaire car loxygène carbonyle porte une fraction de charge négative et lazote amide une fraction de charge positive

12 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.12 Configuration du groupe peptidique Puisque la liaison peptidique a un caractère double partiel, la configuration du groupe peptidique est limitée à une des deux configuration possibles, soit la configurationTrans ou Cis Figure 3.25 Biochemistry 2001, Fifth Edition

13 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.13 Configuration Cis du groupe peptidique Les carbones α sont situés sur le même flanc de la liaison peptidique et sont plus proches lun de lautre; Linterférence stérique entre les chaines latérales portées par ces deux carbones α défavorise la configuration cis par rapport a la configuration trans, étirée. R2 R1 CαCα CαCα CN O H

14 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.14 ConfigurationTrans du groupe peptidique Les carbones α de deux résidus dacide aminé successifs encadrent la liaison peptidique et occupent les coins opposés du rectangle contenant le plan du groupe peptidique Ainsi, presque tous les groupes peptidiques des protéines sont dans la configuration trans CαCα CαCα R1 R2 N H C O

15 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.15 Exceptions à la règle! Configuration Cis existe La configuration cis la plus commune est un lien X-Pro 10% des résidus de proline dans une protéine se trouvent en configuration cis Les liaisons impliquant lazote imine de la proline dans la configuration cis nentraîne quà peine plus dinterférence stérique que la configuration trans Figure 3.26 Biochemistry 2001, Fifth Edition

16 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.16 Angles Psi et Phi La rotation est limitée autour du lien peptidique à cause du caractère double partiel de la liaison Cependant, la rotation est permise autour des liaisons entre le groupe amino et le carbone α ainsi quentre le carbone α et le groupe carbonyle puisquils sagit de liaisons simples La rotation autour de la liaison N-Cα du groupe peptidique est désigné Φ (phi) et celle autour de la liaison Cα-C est désigné Ψ (psi)

17 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.17 Angles Psi et Phi Ces angles sont définis par la position relative des quatre atomes de la chaîne principale; Les angles qui sont dans le sens horaire (clockwise) ont une valeur positive et les angles qui sont dans le sens antihoraire (counterclockwise) ont une valeur négative; Les angles de rotation se situe entre -180° et +180° Liaison peptidique

18 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.18 Angles Psi et Phi Les deux groupes peptidiques rigides adjacents peuvent faire la rotation autour des liaisons N- Cα et Cα-C donnant lieu à plusieurs orientations; Ces rotations sont restreintes par linterférence stérique ce qui limite les angles permissibles Interférence entre les atomes de la chaîne principale et les atomes de les chaînes latérales de résidus adjacents; Interférence entre les oxygènes carbonyles de résidus adjacents

19 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.19 Animation de la rotation Phi Rotation Phi

20 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.20 Animation de la rotation Psi Rotation Psi

21 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.21 Graphe de Ramachandran Le biophysicien G. N. Ramachandran a construit un modèle de peptides et a fait des calculs pour déterminer quelles valeurs de Φ et Ψ sont stériquement permises dans une chaîne polypeptidique; Les angles permissibles sont les régions colorés dans le graphique Ramachandran Φ vs Ψ

22 CHMI E.R. Gauthier, Ph.D.22 Graphe de Ramachandran Les conformations de plusieurs types de structures secondaires sont situées dans les régions colorés du graphique Les régions non colorés sont des angles qui ne sont pas permissibles dû aux interférences stériques Figure 3.28 Biochemistry 2001, Fifth Edition


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