protéine
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UE 2 Biologie cellulaire Membrane cellulaire (II) 06/09/2013 Hicham Bouhlal UFR Médecine, Amiens hicham.bouhlal@u-­‐picardie.fr La membrane plasmique composiLon et structure • Cholestérol • Phospholipides: – glycérolipides sphingolipides est résence– d[une double liaison portante pour le comportement • Cholestérol acroscopique des acides gras • Glycolipides • Glycolipides Groupes polaires Régions rigidifiées par le cholestérol Région fluide La membrane plasmique composiLon et structure – Fine bicouche phospholipidique + cholestérol: squeleTe – Protéines ou glycoprotéines: transmembranaires ou associées – Glucides (Glycocalyx) aTachés aux lipides ou aux protéines Protéines membranaires • Protéines membranaires – 50 % du poids des membranes plasmiques – Grosses molécules, macromolécules – Moins nombreuses que les PL: teneur variable, type cellulaire, type membranaire, fonction cellulaire, organite Protéines membranaires • Taux variable: type cellulaire – Hépatocyte: • Protéines: 45% – GR: • Protéines: 52% – Oligodendrocyte: • Protéines: 18% – protéine basique de la myéline (MBP pour "myelin basic protein ») (% de la masse membranaire globale) Protéines membranaires • Taux variable: organite – Noyau: • Rapport protéines/lipides = 2 • Majorité des protéines: pores nucléaires (trafic noyau – cytoplasme) – Mitochondrie: • Interne: – Majorité protéines (enzymes) 75%, 25% lipides • Externe: – Protéines 60% , 40% lipides Protéines membranaires • Rappels: transcripCon et traducCon Protéines membranaires • Rappels: structure ADN/ARN Protéines membranaires • Rappels: transcipCon Chaîne non transcrite ARN polymérase « ouverture » de la molécule d’ADN ADN Chaîne transcrite ARN messager en formaHon -­‐ ADN ≠ ARN: -­‐ Désoxyribose è ribose (ARN = acide ribonucléique) -­‐ La thymine (T) de l'ADN è Uracile (U) de l’ARN -­‐ ADN bicaténaire è ARN monocaténaire NucléoHdes précurseurs Protéines membranaires • Rappels: code généCque Code généCque Protéines membranaires • Rappels: code généCque Protéines membranaires • Rappels: acides aminés Protéines membranaires • Rappels: acides aminés Protéines membranaires • Rappels: structures de protéines Acide aminé (a.a) Structure primaire: Chaîne des a.a Liaison hydrogène Structure secondaire: Liaisons hydrogènes Structure terHaire: 3D, InteracHons d’a.a lointains, S-­‐S Structure quaternaire: Plusieurs chaînes Protéines membranaires è Modèle Singer et Nicholson: Flottent dans la bicouche: mosaïque fluide è Plusieurs types selon l’emplacement: InteracHon non covalente Entre protéines 30% 70% Protéines membranaires • Protéines membranaires: intrinsèques – Deux types d’ancrage: NH2 Protéine COOH Lipide NH2 COOH COOH NH2 – Acides aminés: acide, basique, polaire (hydrophile)/apolaire (hydrophobe), neutre Protéines membranaires • Rappels: acides aminés, classificaCon en foncCon de polarité et de la charge des chaines latérales à pH neutre Protéines membranaires • Rappels: acides aminés Protéines membranaires • Protéines membranaires: intrinsèques è Ancrage par la protéine: protéine TM Protéines transmembranaires Hélices α Un passage (hélice α) Boucle Acides gras Hélices α Plusieurs passages (hélice α) Protéines intracellulaire Protéines membranaires • Protéines membranaires: intrinsèques membranaires intrinsèques – Protéines Amphiphiles: hydrophobe/hydrophile – Zone d’inserLon: Régions hydrophobes (leucine/IsoLeucine, valine, Glycine, Phenylalanine) è Liaison non covalente hydrophobe avec les lipides membranaires ILa portion transmembranaire d[une protéine transmembranaire est formée de 20 à 25 résidus d[acides aminés hydrophobes IElle a une structure en hélice alpha IUne protéine transmembranaire peut traverser la membrane une ou plusieurs fois Hélices: 15 à 20 aa à travers la membrane è On peut prédire la présence d’une porLon TM par la présence d’un série d’a.a hydrophobes dans la séquence Protéines membranaires • Protéines membranaires: intrinsèques – Plusieurs passages transmembranaires • Ex. récepteurs des chimiokines (CCR5, CXCR4), Tetraspanines (CD81) Hydrophiles Hélices α hydrophobes Protéines membranaires • Protéines membranaires: intrinsèques – ExtracLon et solubilisaLon • Hydrophobe détergent – hydrophobe protéines è SolubilisaLon des PL et libéraLon de la protéine Pôle)hydrophobe! Pôle)hydrophile! Protéine)membranaire) intégrée)dans)la)bicouche! Monomères) ) Détergent! ! Micelles) ! Complexe)lipide<détergent) et)protéine)soluble) Complexe)lipide)soluble) et)micelles)du)détergent) Protéines membranaires • Protéines membranaires: intrinsèques – ExtracLon et solubilisaLon • Détergents: amphiphiles • Ionique avec tête hydrophile chargée (sodium dodécylsulfate SDS) • Non ionique avec tête hydrophile non chargée (triton) s α Protéines membranaires • Protéines membranaires: intrinsèques è Ancrage par un lipide – Ancrée dans le feuillet interne – Ancrée dans le feuillet externe Protéine intrinsèque extracellulaire Acide gras Acides gras Hélices α hérique (extrinsèque, intracellualire) Protéine intrinsèque intracellulaire Protéines membranaires • Protéines membranaires: intrinsèques è Ancrage par un lipide è Liaison covalente entre la protéine et un élément lipidique è 4 modificaCons: è PrénylaCon: ancre farnesyl, liaison thioester prenyl – cystéine è MyristoylaCon: acide myrisCque è PalmitoylaCon: acide palmiCque è GlypiaCon: glycosyl-­‐phosphaCdylinositol ou GPI ou ancre GPI Protéines membranaires Protéine aTachée par un phospholipide (PL) Liaison amide Protéine-­‐PL Protéine aTachée par un groupe prényl Liaison thioester Cystéine-­‐prényl Bicouche lipidique Ancre myristyl è glycine MyristoylaCon Ancre farnesyl è cystéine PrénylaCon Protéines membranaires • Protéines membranaires: • Ancrage GPI (Glycosyl phosphaCdyl inositol) ethanolamine p mannose mannose mannose PhosphaCdylinositol protéine P Structure de l’ancre GPI o o Feuillet externe Protéines membranaires • Protéines membranaires NH2 CYTOSOL COOH Traverse les deux feuillets Rôles: Canal, récepteur, signalisaLon AssociaLon à un seul feuillet Ne traverse pas la membrane Rôle: Mobilité des protéines Protéines membranaires • Protéines membranaires: Extrinsèque, périphérique • liaisons: forces ioniques (extracLon facile: soluLons hypersalines à force ionique, ex. NaCl, Bicarbonates) Protéines membranaires • Protéines membranaires: rôles – Transporteurs membranaires, canaux ioniques Milieu extracellulaire Canal transporteur Milieu intracellulaire Protéines membranaires • Protéines membranaires: rôles – AcLvité enzymaLque Ex. V-­‐ATPase -­‐ membrane lysosome è acidificaLon Protéines membranaires • Protéines membranaires: rôles • SignalisaLon intracellulaire AcLvaLon de FT Croissance Noyau ProliféraCon Protéines membranaires • Protéines membranaires: rôles cellule-­‐cellule, cellule-­‐MEC systèmes– Liaisons de jonctions cellulaires ction ercellulaire : ellule-cellule a MEC: ellule-MEC lulaire pas de jonctions La membrane plasmique composiLon et structure – Fine bicouche phospholipidique + cholestérol: squeleTe – Protéines ou glycoprotéines: transmembranaires ou associées – Glucides (Glycocalyx) aTachés aux lipides ou aux protéines Glycanes membranaires • Glycanes: lycocalyx, anteau Molecular G Biology of the m Cell, 3rd edncellulaire, « cell coat » – Résidus glucides: face externe è asymétrie GP TM GP périphérique Glycocalyx (Cell Coat) GL Bicouche phospholipidique Cytosol Protéoglycanes Protéoglycanes Les glucides membranaires Glucides membranaires Les glucides membranaires • Glycanes: Glycocalyx, manteau cellulaire, « cell coat » I Liés aux lipides et aux protéines membranaire – Liées aux protéines (GP) ou lipides (GL): liaisons covalentes II– Liés aux lipides et aux protéines membranaires Exposés à l[extérieur de la cellule 2-­‐10% du poids total I Exposés à l[extérieur de la cellule glycolipide glycolipide glycoprotéine glycoprotéine La glycocalyx vue en microscopie électronique La glycocalyx vue en microscopie électronique Glucides membranaires • Glycanes: Glycocalyx, manteau cellulaire, « cell coat » Galactose (Gal) Mannose (Man) Galactosamine (GalA) Glucosamine (GlcA) Acide sialique (Sial) (= Acide N-­‐acétylneuraminique (NANA)) N-­‐ glycos N-­‐ glycosylaLon ylaLo n N-­‐ glycos ylaLo n Glycanes membranaires • Glycanes: • Glycoprotéines GP: • chaîne +/-­‐ longue, ramifiée • AddiLon sur la protéine (maturaLon): RE • Sur des acides aminées parLculiers: N-­‐ glycos ylaLo O-­‐ glycosylaLon n N-­‐ o ylaL n – Sérine, Thréonine è O-­‐glycosylaLon – Asparagine è N-­‐ glycosylaLon Nature Reviews Cance Glycanes membranaires → → • → Glycanes: → → → Glycosphingolipides → → • Glycolipides GL: • chaîne +/-­‐ longue, ramifiée • Sur sphingosine GD3 GM3 GM1 GD2 Glycanes membranaires Glucides membranaires et groupe • Glycanes: rôles sanguin A, B et O • Groupe sanguin A, B et O Les antigènes groupes sanguins Glycanes des membranaires • Glycanes: diffèrent rôles humains par la nature de leur è La différence entre deux groupes réside dans les glucides membranaires glucides membranaires Glycanes membranaires P. Lustenberger. Reproduction interdite • Glycanes: autres foncLons: • 29
