Propriétés des protéines 1. Dénaturation C’est la perte d’activité biologique et certaines propriétés d'une protéine due à une altération de sa conformation native (désorganisation des structures secondaires, tertiaires, et quaternaires). La dénaturation et différente de la dégradation: La dénaturation n’altère pas la structure primaire de la protéine il n'y a pas de rupture de la liaison peptidique (les liaisons peptidiques sont conservées). Cette dénaturation entraîne souvent la précipitation des protéines, elle peut être : - réversible. si les modifications structurales sont minimes - irréversible : si les modifications structurales sont très importantes et la protéine est incapable de reprendre la conformation native 1.1.Critères de dénaturation : • perte d’activité biologique • insolubilisation de la protéine due à l’agrégation en amas. • élévation de la viscosité. 1.2. Agents dénaturants Tous les facteurs capables d’entraîner la rupture des liaisons faibles et/ou des ponts disulfures. Agents dénaturants variés. Action par mécanismes physiques, chimiques ou mixtes. A. Agents physiques la température : La température supérieure à 45°C : rupture des liaisons hydrogène (thermo coagulation de l’albumine du blanc d’œuf). Les ultrasons : toutes les liaisons sont affectées. Les ultraviolets : toutes les liaisons sont affectées. B. Agents chimiques pH extrêmes : Les acides et les bases modifient l’ionisation de certaines chaînes latérales et donc les interactions ioniques stabilisant les structures. Il en résulte, selon les protéines et les conditions, des dénaturations irréversibles ou non: rupture de liaisons électrostatiques et hydrogène (précipitation par les acides) les sels de métaux lourds : La plupart des métaux divalents en se fixant sur les protéines au niveau de deux groupements SH intermoléculaires entraînent des modifications de conformations (il y a création et non destruction de liaisons). Hg2+, Cd2+, Pb2 + solvants organiques : la plupart des solvants organiques démasque les groupements hydrophobes. certains précipitent des protéines sans les dénaturer a température basse. agents réducteurs : réactifs rompant les ponts disulfures : -réversiblement (beta-mercaptoethanol (βME), dithiothréitol DTT) agents chaotropiques : petites molécules en solution concentrée (formation de liaisons H) => dénaturation réversible (par dialyse) ex. urée, chlorure de guanidinium. Urée : par son analogie de structure avec la liaison peptidique interfère avec les liaisons hydrogènes mettant en jeu cette liaison : - liaisons H intra-et inter-protéiques (structures. II et III). détergents : Les détergents sont des molécules amphiphiles dotées d'une partie hydrophile (chargée ou non), et d'une partie hydrophobe. La partie hydrophobe est constituée d’une chaîne hydrocarbonée plus ou moins longue. Les détergents agissent en se liant aux parties hydrophobes des polypeptides d'une part (portion apolaire) et en interagissant avec la phase aqueuse d'autre part (portion polaire) => dissociation des structures III et IV (dénaturation réversible sans précipitation), Les structures hydrophiles des détergents peuvent être non ioniques, anioniques, cationiques ou zwitterioniques : * Détergent non ionique : Triton X-100 peu dénaturant. Intérêt : préserver l’activité des protéines. * Détergent anionique : Dodécyl-Sulfate de Sodium (SDS) * Détergent cationique : Cétyl Triméthyl Ammonium Bromide (CTAB) 2. Solubilité : La solubilité des protéines dans leur solvant naturel, solution saline isotonique, dépend de leur structure III. La solubilité peut être influencée par divers facteurs d’où l’importance de cette carecteristique pour l’extraction et la purification d’une protéine. Influence de la température. Une élévation modérée (entre 0 et +40°C) augmente légèrement la solubilité. Mais, une élévation plus forte de la température induit une dénaturation (précipitation par thermo-coagulation) Influence du pH : solubilité minimale au point isoélectrique (en dehors des pH extrêmes). L’absence de charge électrique supprime les forces de répulsions inter-moléculaires => formation d’agrégats insolubles. Constante diélectrique du solvant Détermine l’influence du solvant sur les interactions électrostatiques inter-protéines. L'eau est un solvant de forte constante diélectrique. Les molécules d’eau (dipôles) => diminution des interactions électrostatiques (mélange) ⇒ diminue la tendance à l’agrégation (effet solubilisant). A l’inverse : Si on ajoute de l’éthanol ou de l’acétone (constante diélectrique faible) => augmentation interactions électrostatiques => formation d’agrégats insolubles. Les solvants organiques à faible constante diélectrique et miscibles à l’eau (éthanol, acétone) sont d’excellents agents de précipitation des protéines. Force ionique L’effet des sels neutres sur la solubilité des protéines dépend de la force ionique µ de la solution, c.a.d. de la concentration et de la charge des ions Force ionique faible => Solubilisation (Effet dissolvant) Effet dissolvant: les ions du sel réduisent les attractions existantes entre plusieurs molécules de protéines. Ceci facilite leur dispersion (évite leur agrégation) et donc augmente leur solubilité. Ex. l’extraction des protéines d’un lysat cellulaire est favorisée par l’utilisation d’une solution de NaCl à faible concentration plutôt que d’eau pure. Force ionique élevée => Insolubilisation (Effet de relargage par les sels) Il se crée, au-delà d'une certaine concentration en sel où une compétition vis a vis des molécules d'eau se fait entre les ions du sels et ceux de la protéine. Les fortes concentrations d’ions minéraux diminuent la disponibilité des molécules d'eau dans la solution. Les protéines se retrouvent donc déshydratées et avec augmentation des interactions hydrophobes, elles ont alors tendance à s'agréger et à se précipiter. 3. Propriétés optiques Les solutions protéiques absorbent et diffusent la lumière. Les propriétés optiques sont en rapport avec la concentration de la solution, avec la taille et la forme des molécules. Les protéines absorbent dans l’UV lointain à cause de la liaison peptidique (≈ 200 nm) et à 280 nm si les contiennent des AA aromatiques en particulier du tryptophane. Ces propriétés sont importantes pour l'étude et le dosage des protéines. Les protéines sont douées de pouvoir rotatoire. Elles diffusent la lumière, ainsi leurs solutions sont souvent troubles. 4. Propriétés antigéniques Les protéines possèdent des propriétés antigéniques, c’est à dire que lorsqu’elles sont injectées à un organisme étranger, elles provoquent chez cet organisme la fabrication d’anticorps. Les protéines étant de grosses molécules, elles possèdent plusieurs épitopes ou sites antigéniques capable chacun d’induire la fabrication d’un type d’anticorps qui sont eux mêmes de nature protéique.
