Structure des protéines

Module d'Ingénierie des Protéines : Bi 231
Plan du cours (12 séances CM+TD de 1h30).
I. Introduction sur les objectifs de ce module et rappels.
11 –Objectifs du module :
12 –Rappels : Propriétés physico-chimiques des protéines (aa, pI, spectre d'absorption),
structure II, III et IV des protéines, modifications post-traductionnelles
13 –Rôles des Protéines in vivo.
II. Purification des protéines.
21 –Buts.
22 –Moyens.
23 –Origine de la protéines.
24 –Méthodes de caractérisation.
III. Surexpression d'une protéine.
31 –Cahier des charges.
32 –Expression chez E. coli
- Avantages.
- Organisation générale d'un vecteur
- Exemple d'un systéme d'expression.
- Les différentes souches de E. coli existantes
- Les paramètres ajustables lors d'une surexpression
33 –Autres hôtes bactériens : avantages et inconvénients.
34 –Expression chez la levure : Hôtes et vecteurs disponibles.
35 –Expression dans des cellules Eucaryotes supérieures animales et végétales.
IV. Mutagenèse: techniques et applications.
41 –Mutagenèse aléatoire.
42 –Alanine scanning.
43 –Mutagenése dirigée.
V. L'insuline : exemple d'une stratégie.
51 –Introduction sur Insuline : Rôles, fonctionnement, structure, enjeux médicaux.
52 –Historique : de Banting à Sanger
53 –Les stratégies actuelles : contraintes et spécificités.
VI. Analyse d'articles.
Chaque étudiant, par groupe de 4-5, devra faire une présentation orale d'articles parmi la liste
de thème suivant :
- Etude de senseurs à gaz (O2,NO,CO).
- Effet de mutations sur la fonction de protéines chaperons.

Liste des acides aminés :
Acide aminé :
Symboles :
pK - COOH :
pK - NH2 :
pK - R :
Polarité :
Alanine
Ala
A
2,35
9,87
apolaire
Arginine
Arg
R
1,82
8,99
12,48
chargé
Asparagine
Asn
N
2,14
8,72
polaire
Acide
aspartique
Asp
D
1,99
9,9
3,9
chargé
Cystéine
Cys
C
1,92
10,7
8,37
polaire
Glutamine
Gln
Q
2,17
9,13
polaire
Acide
glutamique
Glu
E
2,1
9,47
4,07
chargé
Glycine
Gly
G
2,35
9,78
apolaire
Histidine
His
H
1,8
9,33
6,04
chargé
Isoleucine *
Ile
I
2,32
9,76
apolaire

Leucine *
Leu
L
2,33
9,74
apolaire
Lysine *
Lys
K
2,16
9,06
10,54
chargé
Méthionine *
Met
M
2,13
9,28
apolaire
Phénylalanine *
Phe
F
2,2
9,31
apolaire
Proline
Pro
P
1,95
10,64
apolaire
Sérine
Ser
S
2,19
9,21
polaire
Thréonine *
Thr
T
2,09
9,1
polaire
Tryptophane *
Trp
W
2,46
9,41
apolaire
Tyrosine
Tyr
Y
2,2
9,21
10,46
polaire
Valine *
Val
V
2,29
9,74
apolaire
* = les 8 acides aminés essentiels
Autres acides aminés :
Bêta-Alanine, Carnitine (métabolisme mitochondrial),Citrulline (métabolisme de l'ammoniaque),
Acide Gamma-Aminobutyrique (GABA) (neurotransmetteur), Glutathion, Hydroxyproline,
Ornithine (cycle de l'urée), Taurine (métabolisme biliaire).
Renseignements complémentaires :
http://www.biochimie.univ-montp2.fr/licence/qabs/peptides/ac_amine.htm

Modifications post traductionnelles
Fonction
(a) à la régulation de l'activité des protéines
(b) à leur étiquettage pour qu'elles soient reconnues par des partenaires métaboliques ou par
des systèmes de dégradation
(c) à les ancrer dans une membrane
(d) à les faire participer à des cascades de signalisation
(e) à leur adressage pour qu'elles se rendent au bon endroit dans la cellule
(f) à définir une identité immunologique (comme les groupes sanguins) etc, etc.
Liste partielle des modifications post-traductionnelles qu'on peut
rencontrer dans une protéine.
Ajout ou retrait de groupements divers:
- acétylation (p.e. sur les histones; sur le N-terminus ou sur une lysine)
- amidation (plusieurs neuropeptides et hormones peptidiques; sur le C-terminus)
- biotinylation (pyruvate carboxylase; sur une lysine)
- carboxylation (prothrombine, sur un acide aspartique)
- hydroxylation (collagène; sur une lysine, une proline)
- méthylation (calmoduline, cytochrome C; sur une lysine)
- phosphorylation (AP-1; surtout Y, S, T, mais aussi sur H et D)
- sulfatage (gastrine; sur une tyrosine)
Acylation, ou ajout d'acides gras divers:
- glypiation: liaison entre une protéine destinée à la surface extracellulaire et une ancre de
glycophosphatidylinositol (ou GPI).
- isoprénylation: liaison entre un résidu cystéine C-terminal et l'un de deux composés
isoprènes, le farnésyl ou le géranylgéranyl.
- S-acylation: liaison entre une cystéine interne et un acide gras (acide palmitique ou acide
myristique). La liaison oxyester simple entre l'acide gras et une sérine interne (O-acylation)
est aussi observée
- Myristoylation N-terminale: Modification co-traductionnelle d'une glycine N-terminale par
formation d'un lien amide amide avec l'acide myristique sous forme de myristoyl-CoA.
- Ancrage à la membrane par protéolyse contrôlée et ajout de cholestérol (comme avec le
récepteur membranaire hedgehog).
Ajouts de glucides, simples ou complexes:
- c-mannosylation - poly-ADP-ribosylation - acétylglucosamination
Ajout de polypeptides:
- ubiquitination (couplage à l'ubiquitine: histones, aussi toute protéine appelée à être dégradée
par le sentier métabolique du protéasome 26S; sur une lysine).
- sumoylation (couplage du small ubiquitin-like modifier, ou SUMO: se produit chez p53,
PML; sur une lysine).
Pour en savoir plus : http://www.callisto.si.usherb.ca/~bcm514/3.html

Structure des protéines
Feuillet 