partie biochimie

PARTIE BIOCHIMIE
INTRODUCTION
Chez les mammifères, la dégradation oxydative des acides gras à chaîne longue joue un rôle
majeur dans le métabolisme énergétique. Le principal d’entre eux est l’acide palmitique :
CH3-(CH2)14-COOH. Cette dégradation oxydative ayant lieu dans la mitochondrie, un
système de transfert est nécessaire pour faire passer la forme activée (liée au coenzyme A et
donc appelée acyl-CoA) des acides gras à chaîne longue du cytosol vers la mitochondrie. Ce
système de transfert implique le couplage de l’acide gras à une molécule appelée carnitine et
comprend deux enzymes membranaires appelées carnitine-palmityl transférases ou CPT :
l’activité CPT1 est située sur la face cytosolique de la membrane externe de la mitochondrie
et l’activité CPT2 sur la face interne de la membrane interne de la mitochondrie selon le
schéma suivant :
Il existe trois isoformes de CPT1 (CPT1A, CPT1B, CPT1C) qui sont exprimées à des niveaux
différents selon les tissus.
STRUCTURES
L’analyse de la séquence de la protéine CPT1A (un peu plus de 770 résidus) par le
programme TopPred (Topology prediction of membrane proteins) permet de déterminer le
diagramme d’hydrophobicité présenté dans la figure B1A.

Figure B1A : En abscisse est indiquée la position des acides aminés et en ordonnée est
indiqué le degré d’hydrophobicité.
Question 32 : Indiquez le nombre de segments transmembranaires que peut comporter
la protéine membranaire CPT1A, prédit par le diagramme d’hydrophobicité :
a. Un
FAUX : voir b
b. Deux
VRAI : Dans la question, la notion « que peut comporter » est importante car si on est
rigoureux, avec ce type d’expérience on ne peut que formuler une hypothèse sur la nature
des segments que l’on étudie. En effet ici on cherche le nombre de segments
transmembranaires, or qui dit transmembranaire dit hydrophobe car la bicouche lipidique
est elle même fortement hydrophobe. De plus ces segments doivent être assez longs pour
pouvoir traverser la membrane, généralement on dit qu’à partir de 20 résidus le segment
est assez long pour cela. Sachant cela, on remarque que deux segments sur le diagramme
d’hydrophobicité correspondent à ces critères (entre les résidus 0 et 100 à peu près).
Encore une fois ici ce sont des sortes de « segments candidats » pour être
transmembranaire, car ils ont les caractéristiques pour, mais en l’absence d’autres
expériences on ne peut pas totalement en être sûr.
c. Sept
FAUX : voir b
d. Onze
FAUX : voir b
e. Douze
FAUX : voir b

NB (Q32) : Sur ce genre de question il faut surtout faire attention à où est le 0 en
ordonnée pour le degré d’hydrophobicité car avec le stress et la rapidité à avoir on a vite fait
de compter des segments en trop .
La structure tridimensionnelle de la partie cytoplasmique de la protéine CPT1A a été résolue
par diffraction des rayons X. Si la détermination de son appartenance à une classe est difficile
à établir, il est par contre possible d’observer certaines caractéristiques structurales présentées
dans la figure B1B.
Figure B1B
Question 33 : Identifiez la ou les caractéristique(s) correspondant aux structures
proposées :
a. La protéine comporte un seul domaine
FAUX : voir b
b. La protéine comporte deux domaines
VRAI : Le Domaine est l’unité fondamentale de la structure tertiaire. Or sur la structure
tertiaire de la CPT1A on voit deux grands ensembles se profiler, ce sont des domaines.
Sachant que chacun des domaines correspond à un ensemble de structures secondaires
(hélice α, feuillet β) et superstructures secondaires (par exemple motif α-α, hélice-boucle-
hélice ou encore β en épingle à cheveux ..).
c. La protéine comporte trois domaines
FAUX : voir b
d. Le coude est un coude bêta classique
FAUX : un coude bêta classique est constitué de 4AA avec une liaison hydrogène entre les
résidus i et i+3, or ici la liaison hydrogène se fait entre les résidus i (ARG) et i+4 (ASP)
e. Le coude est un coude de structure atypique
VRAI : C’est une question de « par cœur »pure, bête et méchante. Ca vous montre surtout
que le professeur Hainque adore les coudes et que même si il n’insiste pas toujours dessus
en cour il faut absolument connaître les exemples donnés.
Petit rappel : il existe globalement deux grands types de coudes :
- coude γ (ou « γ-turn ») : d’une longueur de 3 résidus, avec une liaison hydrogène
entre le C=O du résidu i et le groupe N-H du résidu i+2
- coude β (ou « β-turn ») : long de 4AA quelque soit le type de coude β.
--> puis on distingue plusieurs types de coudes β classés selon les angles Ψ et Φ et des
résidus i+1 et i+2.

Exemple : - Type I et II : i+1 est souvent une proline et i+3 est souvent une glycine (peu
d’encombrement stérique) pour pouvoir tourner court
- Type VI : i+2 est souvent une Proline en configuration « cis » et i+1 est
souvent une glycine. (on dit que la séquence « Gly-cis-Pro » est représentative d’un coude
β de ce type)
Donc dans cette exo, il suffit de voir que le coude présente 5 résidus pour pouvoir tout de
suite l’exclure de la classification vue en cour.
Les prédictions de structures secondaires pour la protéine CPT1A indiquent l’existence d’une
hélice alpha entre les acides aminés 103 et 122. La projection des chaînes latérales des résidus
d’acides aminés selon l’axe de l’hélice présentée dans la figure B2 répond aux caractéristiques
de celle-ci et permet d’en reconstituer la structure primaire. Pour ne pas surcharger la
représentation du modèle de la roue hélicoïdale, les acides aminés 121 et 122 ne figurent pas
sur le schéma. Le code des acides aminés est fourni dans le tableau ci-dessous.
Remarque : Ce n’est pas nécessaire de voir cela pour la question suivante, mais si on fait
attention au texte : « Les prédictions de structures secondaires pour la protéine CPT1A
indiquent l’existence d’une hélice alpha entre les acides aminés 103 et 122 », et que l’on relie
ça avec le diagramme d’hydrophobicité de la première question, on remarque qu’entre les
résidus 103 et 122 (à peu près) on avait le deuxième « segment candidat » hydrophobe. Ceci
va dans le sens d’un segment transmembranaire puisque seule les hélice α (à de rares
exceptions près) peuvent être transmembranaires. Trouver un feuillet β aurait été assez bizarre
alors que là on est conforter dans l’idée d’avoir un segment transmembranaire à cet endroit là.

Question 34 : Déterminez la séquence de la région en hélice alpha :
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
a.
N
L
G
L
G
V
W
V
I
T
V
V
L
V
G
S
A
F
T
M
b.
N
F
A
S
G
V
L
V
V
T
I
V
W
V
G
L
G
L
T
M
c.
N
W
L
L
V
V
G
I
G
L
T
S
G
V
A
V
V
F
T
M
d.
N
V
I
L
A
V
W
L
G
T
G
T
L
V
G
S
V
V
T
M
e.
N
V
V
S
G
V
L
F
G
T
G
L
W
V
A
L
I
V
T
M
Réponse vrai : E : Pour ce genre de question assez classique il y a deux chose à savoir :
- Si on réfléchie et qu’on a le temps : grâce au cour on sait qu’une hélice α droite classique
comporte environ 3,6 résidus par tour de spire. Comme la représentation ici est une projection
de la position de 18 résidus consécutifs, chaque résidu en partant du premier de l’hélice peut
être représenté tous les 100° (360°/3,6). Ainsi on part du résidu 103 et on tourne tout les 100°
sur le résidu consécutif de la structure primaire !