CHMI 2227F Biochimie I

CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D. 1

CHMI 2227FBiochimie I

Peptides-Structure et propriétés générales


Peptides Les peptides sont des polymères d’acides aminés;

Les blocs de bases d’acides aminés (résidus) sont liés les uns aux autres par un lien covalent appelé lien peptidique.

1 2

1 2

Un dipeptide


Peptides

Les polypeptides et protéines sont simplement des chaînes plus ou moins longues d’acides aminés liés ensemble par des liens peptidiques:

Si moins de 20 résidus: oligopeptide; Si plus de 20 résidus mais de masse moléculaire (Mr) < 10,000 Da: polypeptides. Si Mr > 10 kDa: protein.

Terminologie spéciale: Dipeptide (2 résidus) / Tripeptide (3 résidus) / Tétrapeptide (4 résidus) / Pentapeptide (5 résidus) /

Ect, ect, ect.

Note: 1 Da (dalton) = 1 g /mol.

Petit truc: Mr d’un polypeptide/protéine ~ nombre d’acides aminés x 110 Da.


Peptides - polarité

Chaque peptide possède une polarité: Une extrémité où le groupe NH2

(celui lié au C) ne fait pas partie d’une liaison peptidique: extrémité (ou bout) N-terminale;

Une extrémité où le groupe COOH (celui lié au C) ne fait pas partie d’un lien peptidique: extrémité (ou bout) C-terminale;

Par convention: le bout N-terminal est toujours placé à gauche, alors que le bout C-terminal est toujours à droite.


Peptides - nomenclature

On utilise différentes façons pour écrire un polypeptide (trait d’union = lien peptidique) :

Tyrosyl-glycyl-glycyl-phénylalanyl-leucine Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu Y-G-G-F-L YGGFL

Notez que le peptide est toujours écrit avec le N-ter à gauche et le C-ter à droite (NH2COOH).


Peptide: hydrolyse La composition (et NON PAS la séquence) en acide aminés d’un

peptide est déterminée en hydrolysant tout d’abord le peptide:

Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu Gly2, Leu, Phe, Tyr

Les acides aminés sont alors purifiés par chromatographie liquide à haute pression (HPLC). Leur détection se fait souvent par absorbance UV.

Pour détecter les acides aminés qui n’absorbent pas l’UV (vous savez lesquel….), on doit d’abord dériver les acides aminés, c’est-à-dire leur coupler chimiquement une molécule qui, elle, absorbe l’UV.

La quantification et l’identification des acides aminés se fera à l’aide de solutions standards d’acides aminés qu’on aura séparé avec le même système lors d’une expérience préliminaire.

6 M HCl


Analyse des acides aminésDétection des acides aminés

Alors qu’on peut détecter Trp, Phe et Tyr grâce à leur A260-280nm, c’est impossible pour les autres acides aminés;

La ninhydrine réagit avec le groupe amine des acides aminés, générant un produite de couleur pourpre (jaune dans le cas de Pro).

La réaction à la ninhydrine permet alors de détecter et quantifier (A570nm) les acides aminés éluant des fractions lors de la chromatographie par échange d’ions.

O

O

OHOH

Ninhydrine Acide aminé

2

O

O

N

O

O

CH

R

COO-

NH3+

CO2

Pourpre!!

R-HC=O


Chromatographie liquide à haute pression (HPLC)

PITC = phenylisothiocyanate PTC = phenylthiocarbamyl

http://www.protein.iastate.edu/aaa.html


Chromatographie liquide à haute pression (HPLC)

La quantité relative de chaque acide aminé est donnée par l’aire sous la courbe.

http://www.protein.iastate.edu/aaa_figure3.html


Peptide - ionisation Chaque peptide peut exister sous différentes formes protonées, dépendant du pH et

de sa composition en acides aminés:

Les groupes amino et carboxy terminaux peuvent être protonés/ionisés exactement comme pour l’acide aminé libre;

La chaîne latérale peut aussi être ionisée, si des groupes ionisables sont présents;

Les groupes NH2 et COOH impliqués dans la liaison peptidique ne sont PAS ionisables.

Ainsi, il existera pour chaque peptide/protéine une valeur de pH où le peptide/protéine ne possèdera pas de charge nette: ce pH sera le point isoélectrique du peptide/protéine en question.

Exemple: ionisation du peptide GAVFD à pH 2, 6 et 12.


Exemples de peptides1. Aspartame: sucre artificiel

2. Ocytocine: stimule les contractions utérines

Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly-NH2

Résidu de glycinamide: 2HN-CH2-CONH2

S S

Pont disulfure

H3N+-CH-C-NH-CH-C-OCH3

COO-

CH2

CH2

O

OAsp-Phe-methyl ester


Exemples de peptides3.Insuline

Pont disulfure intrachaîne

Pont disulfure interchaîne


Exemples de peptides4.Cystic Fibrosis Transductance Regulator

Chaîne polypeptidique de 1480 acides aminés;

Responsable du transport des ions chlorure de part et d’autre de la membrane cellulaire;

La mutation de F508 mène à une protéine non-fonctionnelle et à la fibrose kystique.

Quelle est la Mr approximative de CFTR?


Propriétés générales des protéines1. Les protéines varient beaucoup selon leur Mr.

ProtéineMr

(kDa)# résidus # chaînes

Insuline 5.7 51 2Cytochrome c 13 104 1Ribonucléase A 13.7 124 1Lysozyme 13.9 129 1Myoglobine 16.9 153 1Chymotrypsine 21.6 241 3Chymotrypsinogène 22 245 1Hémoglobine 64.5 574 4Albumine sérique 68.5 550 1Hexokinase 102 800 2Immunoglobuline G 145 1,320 4RNA polymérase 450 4,100 5Apolipoproteine B 513 4,536 1Glutamate déshydrogenase

1,000 8,300 40

Source: Biochemistry. Lehninger.


Protéines multimériques Les protéines ayant plus qu’une chaîne

polypeptidique sont dites multimériques; Différents types de protéines multimériques existent:

Homo/oligomères: 2 copies ou plus de la même chaîne d’acides aminés;

Hétéromères: différentes chaînes polypeptidiques forment la protéine.

Les composantes polypeptidiques d’une protéine multimérique (i.e. les sous-unités) peuvent être maintenues ensemble de plusieurs façons:

Ponts disulfure Liaisons hydrogène Interactions hydrophobes Interactions électrostatiques

Les protéines multimériques nécessitent, la plupart du temps, que toutes leurs sous-unités soient présentes pour être fonctionnelles.

Plusieurs protéines multimériques peuvent changer de partenaire, ce qui permet par exemple de les inhiber/activer, ou de leur donner une fonction différente.

Monomère/sous-unité

Homodimère

1 1

Hétérodimère

1 2

Liaisons hydrogène:N-H ----- O-H N-H ----- NO-H ----- O=C N-H ----- O=C

Interactions hydrophobes:-CH3 CH3- CH3

Interactions électrostatiques:COO- ----- H3

+N


Importance des protéines multimériques- polarité planaire des cellules


Importance des protéines multimériques- polarité planaire des cellules

Nature Genetics 38, 21 - 23 (2006)


Propriétés générales des protéines2. Les protéines varient beaucoup selon leur pI.

Protéine pI

Pepsine 1

Albumin de l’œuf 4.6

Albumine sérique 4.9

Uréase 5

-lactoglobuline 5.2

Hémoglobine 6.8

Myoglobine 7

Chymotrypsinogène 9.5

Cytochrome c 10.7

Lysozyme 11

Source: Biochemistry. Lehninger.


Propriétés générales des protéines3. Fréquence de la composition en acides aminés

Nombre de résidus par molécule de protéine

Acide aminé

Cytochrome c humain

Chymotrypsinogène bovine

Ala 6 22

Arg 2 4

Asn 5 15

Asp 3 8

Cys 2 10

Gln 2 10

Glu 8 5

Gly 13 23

His 3 2

Ile 8 10

Nombre de résidus par molécule de protéine

Acide aminé

Cytochrome c humain

Chymotrypsinogène bovine

Leu 6 19

Lys 18 14

Met 3 2

Phe 3 6

Pro 4 9

Ser 2 28

Thr 7 23

Trp 1 8

Tyr 5 4

Val 3 23

Total 104 245


Propriétés générales des protéines3. Fréquence de la composition en acides aminés


Propriétés générales des protéines4. Les protéines peuvent inclure d’autres groupements que des acides aminés.

Classe Groupe prosthétique

Exemple

Lipoprotéine Lipides 1-lipoprotéine (sang)

GlycoprotéineCarbohydrates (sucres)

Immunoglobuline G (sang)

PhosphoprotéineGroupement phosphate

Caséine (lait)

HémoprotéineHème (porphyrine à atome de Fer)

Hémoglobine

FlavoprotéineNucléotides flavines

Succinate déshydrogénase

Métalloprotéine

Fe

Zn

Ca

Cu

Ferritine

Alcool déshydrogénase

Calmoduline

Plastocyanine


Propriétés générales des protéines5. Les protéines adoptent une forme bien précise.

Chaque polypeptide adopte une forme ou conformation précise.

Cette conformation est unique à chaque polypeptide;

Une protéine qui adopte la bonne conformation est dite native;

Toute altération de la conformation d’une protéine (p.ex. par chauffage) dénature la protéine et mène généralement à son inactivation.

Protéine globulaire

Protéine filamenteuse (ou en bâtonnets)

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