Biochimie Protéine peptide

2. La structure des peptides et des protéines

Généralités

• Ce sont les macromolécules biologiques les plus abondantes possédant une extrême diversité de structure et de fonction (protéines codées par le code génétique et le patrimoine génétique de chaque individu s’exprime dans cette diversité au niveau des protéines).
• Cela constitue le patrimoine d'un individu.

Le génome humain est constitué de 23 000 gènes de structure :

• 100 000 transcrits d'ARNm
• Traduit en bien plus que 100 000 protéines différentes dû à la méthylation (phénomène d'épissage) et aux modifications post-traductionnelles (méthylation et acétylation).

Même si le code génétique est le même, les cellules n'expriment pas tout le génome, l'expression des gènes est tissu-spécifique ou temps-spécifique (= vie embryonnaire, fœtale ou adulte).

• Chaque type cellulaire n'exprime qu'une partie de l'information génétique

Pour regrouper toutes ces informations, il y a des séquences d'acides aminés qui forment des bases de données accessibles via internet.

• Cela permet de faire des comparaisons entre ces différentes familles de protéines et de comparer entre différentes espèces.
• Il s'agit de faire des comparaisons pour déterminer les caractéristiques structurales et fonctionnelles communes.
• Si un gène est commun à différentes espèces cela signifie qu'il est très important pour le développement et note l'existence d'un ancêtre commun.

Exemple :

• Famille des immunoglobulines
• Famille des molécules HLA classe I
• Hémoglobines
• Famille des récepteurs olfactifs (la plus grande des familles, on parle parfois de « sous-génome »)

Les similitudes entre protéines peuvent impliquer :

• La protéine entière
• Des segments limités : on parle alors de domaines correspondant à des propriétés fonctionnelles particulières

Exemple :

• Les récepteurs d'hormones stéroïdes comportent :

• Un domaine de fixation de l'hormone
• Un domaine de liaison à l'ADN

• Les facteurs de transcription comportent :

• Un domaine de liaison à l'ADN
• Un domaine de dimérisation pour activer cette transcription

Certaines séquences en acides aminés servent de signaux pour déterminer la localisation subcellulaire (membrane, noyau), pour déterminer les sites de modification chimiques post-traductionnelles ou pour faire varier la demi-vie d'une protéine.

Exemple : le peptide signal = signal d'adressage

• A l'extrémité N-ter
• Permet la traversée de la membrane du RE en vue de l'exportation hors de la cellule

Ou NLS = Nuclear Localisation Signal

1. Comparaison inter-espèces

La comparaison inter-espèces s'effectue sur des protéines orthologues (de 2 espèces différentes). 

• Si les acides aminés sont très conservés d'une espèce à l'autre on parle de résidus invariants

• Ils ont une grande importance biologique.

• A l'inverse, si les acides aminés sont non conservés, on parle de résidus variables.

• Ce résidu n'a pas une grande importance biologique (car il n'est pas présent dans les différentes espèces).
• Ce constat est le résultat de la pression sélective.

Les résidus invariants sont ceux dont la mutation n'est pas supportable pour la conservation des propriétés fonctionnelles de la protéine.

Certaines protéines montrent très peu de variations, il y a eu une conservation au cours de l'évolution.

Cela permet de construire des arbres phylogénétiques sur la base des différences entre acides aminés :

• Ces arbres sont à la base de l'évolution moléculaire.
• Cela permet de savoir quelle protéine est stable et quelle protéine permet l'évolution.
• De nombreuses protéines présentent 80 à 90% d'identité entre l'homme et le plus simple des eucaryotes (ex : saccharomyces cerevisiae).
• Polymorphisme génétique à l'intérieur d'une même espèce : la comparaison entre les séquences d'une même chaine d'acides aminés fait apparaitre parfois de petites différences entre acides aminés. On peut parfois trouver des SNP (Single Nucleotid Polymorphism).

1. Composition des protéines

• Certaines protéines ne sont constituées que d'acides aminés, on parle alors de protéines simples ou Holoprotéines.
• D'autres protéines sont constituées d'acides aminés et d'autres molécules non protidiques, on parle alors de protéines conjuguées ou Hétéroprotéines. 

• Dans ces cas-là, la partie non protidique est appelé groupement prosthétique.

Les protéines et peptides sont des enchainements d'acides aminés reliés par une liaison peptidique :

• Peptides < 50 acides aminés

• Dipeptide (2AA)
• Tripeptide (3AA)

• Protéines > 50 acides aminés

Les hétéroprotéines sont classées en fonction de leur groupement non protidique :

On peut aussi classer les peptides et les protéines selon leur configuration dans l'espace (ancienne nomenclature), leurs structures :

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