Les acides aminés et les protéines

La structure des acides aminés L’hydrolyse de la plupart des protéines produit environ 20 acides aminés différents. Ces composés sont des acides ayant une fonction amine liée à l’atome du carbone :- un acide -aminé

Classification des acides aminés neutre- un groupe amino et un groupe carboxyle acide - un group amino et deux groupes carboxyles basique - deux groupes basiques et un group carboxyle

Les acides aminés neutres Nom Symbole Structure Alanine Ala ou A CH3CH(NH2)CO2H Asparagine Asn ou N H2NCOCH2CH(NH2)CO2H Cystéine Cys ou C HSCH2CH(NH2)CO2H Glutamine Gln ou Q H2NCOCH2CH2CH(NH2)CO2H Glycine Gly ou G CH2(NH2)CO2H Isoleucine Ile ou I CH3CH2CH(CH3)CH(NH2)CO2H Leucine Leu ou L (CH3)2CHCH2CH(NH2)CO2H Méthionine Mét ou M CH3SCH2CH2CH(NH2)CO2H Phénylalanine Phé ou F C6H5CH2CH(NH2)CO2H Proline Pro ou P

Les acides aminés neutres Nom Symbole Structure Thréonine Thr ou T HOCH(CH3)CH(NH2)CO2H Tryptophane Try ou W Sérine Sér ou S HOCH2CH(NH2)CO2H Tyrosine Tyr ou AY Valine Val ou V (CH3)2CHCH(NH2)CO2H

Les acides aminés acides Nom Symbole Structure Acide aspartique Asp ou D HO2CCH2CH(NH2)CO2H Acide glutamique Glu ou E HO2CCH2CH2CH(NH2)CO2H

Les acides aminés basiques Nom Symbole Structure Arginine Arg ou R HN=C-NH(CH2)3CH(NH2)CO2H NH2 Histidine His ou H Lysine Lys ou K H2N(CH2)4CH(NH2)CO2H

Les acides aminés essentiels Nous ne pouvons synthétiser que 10 de ces acides aminés. Notre nourriture doit fournir les autres acides aminés, les acides aminés essentiels: Isoleucine, Leucine, Méthionine, Phénylalanine, Thréonine, Tryptophan, Valine, Arginine, Histidine, et Lysine.

La stéréochimie des acides aminés La plupart des acides aminés naturels ont la même configuration au niveau de l’atome de carbone : aldéhyde L-(-)-glycérique L-(-)-sérine acides aminés naturels

Ionisation des acides aminés

Propriétés physiques ils fondent à des températures relativement élevées avec décomposition ils sont très solubles dans l’eau ils sont insolubles dans les solvants organiques non-polaires (p.e. l’éther)

Les points isoélectriques Le pH auquel un acide aminé se trouve au plus haut degré de la forme électriquement neutre s’appelle point isoélectrique. A ce pH, l’acide aminé existe presque exclusivement sous la forme dipolaire. Le point isoélectrique pour les acides aminés neutres va de pH 4,8 à 6,3. Pour les acides aminés basiques les points isoélectriques s’étendent de 7,8 à 10,8 tandis que pour les acides aminés acides, ils vont de 2,7 à 3,2.

Les points isoélectriques A un pH supérieur au point isoélectrique, les acides aminés forment des anions; au dessous de ce pH critique, ils fixent des protons et existent à l’état de cations. Un acide aminé est le moins soluble à son point isoélectrique.

Electrophorèse Un microdépôt de l’acide aminé (ou de polypeptide) est placé au milieu du papier absorbant qui est humecté par une solution tampon. Le papier est connecté à deux électrodes. Lorsque le courant électrique est établi, les cations se dirigent vers l’électrode négative et les anions se dirigent vers l’électrode positive. La vitesse de chaque espèce migrante dépend du pH de la solution tampon et du point isoélectrique de l’acide aminé.

Synthèse des acides aminés - Réaction de Hell-Volhard-Zelinsky alanine

Synthèse des acides aminés - la synthèse de Strecker aldéhyde + NH3 forme une imine imine + CN- donne l’amino-nitrile

La liaison peptidique La chaîne qui comprend les liaisons amide est appelée la chaîne principale, alors que les substituants, R, constituent les chaînes latérales. Les acides aminés individuels qui composent le peptide sont désignés sous le nom de restes. Dans certaines protéines, deux ou plusieurs chaînes polypéptidique sont reliées par des ponts disulfure.

Nomenclature En partant de l’extrémité aminée, les noms des restes individuels sont reliés l’un à l’autre, chacun étant considéré comme le substituant de l’acide aminé qui suit, et le tout se termine par le nom de l’acide aminé final: phénylalanylleucylthréonine Phé-Leu-Thr

Aspartame un édulcorant artificiel hypocalorique (Nutrasweet) ester méthylique de l’aspartylphénylalanine Asp-Phé-OCH3 dans la notation abrégée, l’extrémité ester est signalée par -OCH3

Angiotensin II L’angiotensin II, une hormone qui contrôle la tension artérielle, est formé à partir de 8 acides aminés. Quel est le nombre de combinaisons possible? 40 320! Sa structure est: Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe.

L’analyse séquentielle des acides aminés La première étape: rompre les ponts disulfure et purifier Nombre de polypeptides sont constitués de deux ou plus de deux chaînes qui sont reliées par des ponts disulfure. Il faut rompre ces liaisons et séparer les sous-unités qui en résultent On oxyde ces ponts: chaîne A chaîne B chaîne A chaîne B

La purification Les diverses techniques pour séparer les polypeptides se base sur sa taille, sa solubilité dans un solvant particulier, sa charge ou son aptitude à se lier à un suppot. dialyse - filtration au travers d’une membrane semi-perméable chromatographie sur résine échangeuses d’ions électrophorèse chromatographie

La seconde étape: quels sont les acides aminés qui y sont présents? On provoque une dégradation complète du polypéptide par hydrolyse des fonctions amide (HCl 6M, 110o, 24hr) de manière à obtenir un mélange des acides aminés libres:

Analyseur d’acides aminés Le mélange est séparé grâce à un appareil automatique. Cet instrument comprend une colonne échangeuse d’ions constituée d’un support chargé négativement (ions carboxylates ou sulfonate). On fait passer les acides aminés, en solution légèrement acide, au travers de la colonne. Selon leur structure, ceux-ci sont plus ou moins protonnés et seront retenus plus ou moins fortement sur la colonne; c’est ainsi qu’ils se séparent. On augmentent ensuite progressivement le pH de l’éluant; ceci provoque la déprotonation définitive et, dès lors, l’élution des acides aminés, en commençant par le plus acide et en terminant par le plus basique.

Analyseur d’acides aminés A la sortie de la colonne se trouve un analyseur, un réservoir contenant un indicateur, la ninhydrine. Les acides aminés élués se signalent par une couleur violet-poupre dont l’intensité est proportionnelle à la quantité d’acide présent.

La troisième étape: l’analyse séquentielle des acides aminés à partir de l’extrémité amino L’acide aminé N-terminal est le seul acide qui porte un substituant amino libre. Cette caractéristique est exploitée en vue d’étiqueter ledit acide aminé terminal par des réactions chimiques spécifiques.

La dégradation de Sanger

La dégradation d’Edman L’isothiocyanate de phényle, C6H5N=C=S, est un réactifs qui permette d’enlever sélectivement l’acide aminé N-terminal, de manière à laisser intact le restant de la chaîne afin que celle-ci puisse à nouveau être traitée par ledit réactif.

La dégradation d’Edman

L’hydrolyse sélective La trypsine est une enzyme digestive que l’on retrouve en milieu intestinal. Elle scinde les polypeptides uniquement au niveau de l’extrémité carboxylique de l’arginine et de la lysine. La chymotrypsine scinde au niveau de l’extrémité carboxylique de la phénylalanine, de la tyrosine et de la tryptophan.

L’aminoacide C-terminal La carboxypeptidase est utilisée pour la coupure spécifique de polypeptides à l’acide C-terminal.

Un problème Le traitement d’un peptide avec le 2,4-dinitrofluorobenzene suivi d’une hydrolyse donne la N-dinitrophénylvaline. L’amino-acide terminal C est la leucine. Le peptide contient une molécule de chacun des amino-acides: Leu, Sér, Phé, Pro, Tyr, Lys, Gly, et Val. L’hydrolyse partielle libère quatre petits peptides: peptide A:- Leu, Sér, Phé peptide B:- Sér, Pro, Tyr, Lys peptide C:- Tyr, Lys, Gly peptide D:- Lys, Val, Gly

L’hydrolyse complète d’un peptide suivie d’une analyse des acides aminés indique un rapport de 2 Arg, 2 Ile, 1 Glu, 2 Gly, 1 Leu, 1 Lys, 1 Phe, 1 Pro, 1 Ser, 1 Trp    La dégradation d’Edman donne le phénylthiohydantoïne dérivant de la leucine.   La trypsine scinde les peptides uniquement au niveau de l’extrémité carboxylique de l’arginine (Arg) et de la lysine (Lys). La chymotrypsine scinde les peptides uniquement au niveau de l’extrémité carboxylique de la phénylalanine (Phé), de la tryptophane (Trp) et de la tyrosine (Tyr). L’hydrolyse par la trypsine produit Gly-Arg, Ile-Trp-Phé-Pro-Gly-Arg, Leu-Lys, et Sér-Glu-Ile. L’hydrolyse par la chymotrypsine produit un peptide ayant la séquence partielle de Leu-Lys-Gly … et un autre ayant la séquence partielle de Pro-Gly-Arg-Sér ...