BIO121 annales
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Université Joseph Fourier - Grenoble 1 Année 2006-2007 Epreuve de BIO121- 2ème session- juin 2007 Durée : 2 heures Ni documents, ni calculette, ni téléphone portable Une attention particulière sera accordée à la lisibilité des copies Veillez à respecter les durées données à titre d’indication Total des points / 100 ____________________________________________________________________ PARTIE I (sur 60 points) - Temps conseillé 1 heure 30 min La mort cellulaire programmée (apoptose) est un processus très important dans le développement des organes et le maintien de leur équilibre biologique (homéostasie). Le processus d’élimination des cellules apoptotiques par les phagocytes dépend de ligands spécifiques exprimés à la surface de ces cellules. Les lipides membranaires par exemple, peuvent subir des délocalisations du coté intracellulaire de la membrane vers le coté extracellulaire. Dans le but d’identifier les ligands de cellules épithéliales apoptotiques impliqués dans la reconnaissance par les phagocytes, des chercheurs ont réalisé deux expériences dans trois phases différentes de l’apoptose : la phase initiale, la phase intermédiaire et la phase tardive. Expérience 1 Expérience 2 1 Partie A / Questions relatives à l’expérience 1 : L'expérience 1 consiste à mesurer la quantité de La phosphatidyl sérine à la surface externe des membranes des cellules en apoptose. Question 1 (11 points) : La phosphatidylsérine étudiée est un ester d’acides gras et de glycérol. Ecrire la formule développée de la 1 myristyl, 2 palmitoléyl phosphatidylsérine en entourant et nommant les molécules qui la composent. Indiquer les parties polaires et apolaires de la phosphatidylsérine. Question 2 (3 points) : Comment représenteriez-vous schématiquement cette molécule ? indiquer les différentes parties. Tête polaire Queue hydrophobe Ac gras saturé Ac gras insaturé Question 3 (6 points) : Cette molécule est-elle chargée à pH physiologique (7,5)? Justifiez votre réponse ? Sérine pKa de a COOH env 2 déprotonné à pH 7,5, chargé négativement. pKa de a NH2 env 9 protonné à pH 7,5, chargé positivement. Acide phosphorique pKa acide inférieur à 7,5 déprotonné à pH 7,5, chargé négativement. Molécule globalement négative à pH 7,5 Question 4 (4 points) : Décrire brièvement les résultats de l’expérience 1 dans chacune des 3 phases de l’apoptose. Qu’en concluez-vous ? Phase initiale : augmentation de l’expression en surface des PS Phase intermédiaire et tardive : stabilisation de la quantité relative des PS de surface La quantité de PS de la membrane externe des cellules apoptotiques augmente au cours de la phase initiale de l’apoptose. 2 Partie B / Questions relatives à l’expérience 2 : L'expérience 2 consiste à doser dans les trois phases de l’apoptose, les sucres (galactose, mannose ou acide sialique) exposés en bout de chaîne des glycoprotéines membranaires. Question 5 (6 points) : Décrire brièvement les résultats de l’expérience 2 dans chacune des 3 phases de l’apoptose et pour chacun des monosaccharides étudiés. Galactose : Phase initiale et intermédiaire : augmentation de la quantité de galactose d’un facteur d’environ 2 à la surface membranaire Phase tardive : stabilisation de la quantité relative du galactose au niveau maximal Mannose : Phase initiale, intermédiaire et tardive : pas d’augmentation de la quantité relative de mannose à la surface membranaire Acide sialique : Phase initiale et intermédiaire : baisse de la quantité relative d’acide sialique à la surface membranaire Phase tardive : stabilisation de la quantité relative de l’acide sialique au niveau minimal Question 6 (6 points): D’après la structure des deux types d’oligosaccharides N-liés représentés ci-dessous, identifiez l’oligosaccharide N-lié qui subit des modifications en cours d’apoptose. S’agit-il de l’oligosaccharide de type (A) ou (B) ? (schéma ci-dessous - Justifiez votre réponse) La quantité de mannose sur la membrane externe de la cellule apoptotique reste stable dans toutes les phases de l’apoptose, ce qui exclue une modification des sucres de type « High mannose ». La quantité d’acides sialiques diminue tandis que celle du galactose augmente, ces deux observations indiquent que les sucres modifiés en cours d’apoptose sont de type « complexe » type (B) de la figure. 3 Question 7 (4 points) Schématisez ce qu’il se passe au niveau moléculaire de l’antenne glucidique concernée avant et après apoptose (utilisez la même représentation que sur la figure). Question 8 (10 points) : Ecrire la formule semi développée de Haworth du galactopyrannosyl (β1,4) N-acétyl glucosaminopyranosyl (β-1,2) mannopyranose et nommer chaque monosaccharide ainsi que chaque liaison osidique. La N-acétyl amine est un groupement -NH-CO-CH3 fixé par l’amine au carbone 2 du glucose. 4 Question 9 (10 points) : En regroupant toutes les informations obtenues par ces deux expériences, schématisez une membrane de cellule avant l’apoptose et pendant la phase tardive d’apoptose, en tenant compte de la phosphatidylsérine et du fait que l’antenne oligosaccharidique identifiée est greffée sur une protéine transmembranaire. (Annotez clairement le schéma en orientant la membrane) 5 PARTIE II (sur 40 points) - Temps conseillé 30 min L’accumulation des protéines sous forme d’agrégats (plaques) au niveau du cytoplasme cellulaire constitue un des facteurs capables de déclencher l’apoptose. Ce phénomène résulte de l’incapacité de la cellule à dégrader certains types de protéines. Dans le système nerveux central, l’accumulation de la protéine prion anormale (PrPa) induit la mort des cellules neuronales et elle est responsable, chez l’homme, de la maladie de Creutzfeldt-Jakob (MCJ). Pour comprendre l’origine de la maladie, des chercheurs ont déterminé la structure tridimensionnelle du PrPa (Figure 2B) et celle de la protéine prion normale (PrPn) (Figure 2A). PrPn A PrPa B NH2 NH2 d b a d c b a c COOH COOH Figure 2 : Structure tridimensionnelle des protéines prion normale (PrPn) et anormale (PrPa) Question 1 (4 points) : Quel type de structure est indiquée sur les figures 2A et 2B ? Quel est le degré de résolution atteint pour ces deux structures ? - Structure tertiaire -- Ångström (Å) Question 2 (2 point) : Quelle est la technique qui a été utilisée pour déterminer ces structures ? - Diffraction des rayons X Question 3 (2 points) : Définir la structure identifiée dans la question 1. - La structure tertiaire est une structure qui rapproche des acides aminés qui étaient éloignés dans la structure primaire 6 Question 4 (2 points) : Citer les différents types de liaisons capables de stabiliser cette structure. - Hydrophobe, ionique, hydrogène, covalente Question 5 (2 points) : Quel sont les autres niveaux de structuration d’une protéine. - Structure primaire, structure secondaire et parfois structure quaternaire Question 6 (6 points) : Qu’indiquent les lettres a, b, c et d sur la figure 2 ? - a : structure feuillet bêta (β β) - b : structure hélice alpha (α α) - c : structure coude - d : structure statistique (random coil) Question 7 (4 points) : A partir de quel niveau de structure apparaissent-t-elle ? Donner une définition de cette structure - Structure secondaire - Rapprochement d’acides aminés proche (i+4) dans la structure primaire Question 8 (2 point) : Comment sont stabilisées les formes a et b ? - liaisons hydrogène Question 9 (4 points) : Quels types d’acides aminés sont majoritairement présents dans la forme a ? Quels sont les acides aminés qui la déstabilisent? - hydrophobes - Diacides (Glu, Asp) et dibasiques (Lys, Arg, His) Question 10 (6 points) : Quel est l’acide aminé responsable de la rupture des forme a et b ? Donner sa formule générale (à pH =1), son équilibre ionique et déterminer son pHi. (pKaCOOH = 2 ; pKa NH2 = 10,6) - Proline pHi = 6,3 Question 11 (6 points) : On comparant les deux structures (PrPn et PrPa), que pouvez vous dire sur l’anomalie responsable de l’agrégation de PrPa. Quelle est la cause de cette anomalie ? - Mauvais repliement de la protéine PrPn - Perte d’une structure hélice alpha et enrichissement en feuillet bêta 7
