UE1 ProtéïnesDr AusseuilCours n°4

Modifications et étude des protéines

I/ Synthèse des protéines

Traduction: Lecture d’un ARNm par des ribosomes qui synthétisent des protéines dont la structure primaire est déterminée par celle de cet ARNm.

La traduction est faite dans le cytoplasme : - Soit par les ribosomes libres pour les protéines à destinée cytoplasmique- Soit par des ribosomes liés au REG pour les protéines à destinée membranaire

(MBP ou organites) ou extra cellulaire

II/ Modifications post-traductionnelles

a) Repliement correct pour adopter leur structure secondaire ou tertiaireb) Bon adressage à l’endroit où elles sont utilesc) Ajouts covalents à la chaîne polypeptidique peuvent être nécessaires

A/ Repliement des protéines

- Le repliement n’est pas forcément spontané lors de la synthèse- La protéine peut se replier spontanément lors de la synthèse, mais ce n’est pas

forcément le bon repliement- Dans la cellule un certain nombre de molécules aide les protéines à bien se

replier les protéines chaperonnes- Pour être convenablement repliée (« foldée ») afin d’assurer sa fonction

biologique- La protéine doit être aidée et protégée du misfolding- Différents types de protéines chaperonnes :

o Protéine Disulfure Isomérase (PDI) (catalyse la création et la destruction des ponts di sulfures)

o Peptidyl Proline cis-trans Isomérase (PPI) (repliement, translocation et transduction du signal)

o Protéines « chaperones » = Hsp70 (aide la protéine à obtenir sa conformation, elle nécessite la consommation d’ATP pour être active)

o «Chaperonines » assemblages famille Hsp60 (aide la protéine à obtenir sa conformation, nécessite l’action préalable de l’HSP70)

- L’HSP70 se lie aux résidus hydrophobes de la chaine polypeptidique de manière à empêcher l’effet hydrophobe (agrégation de la protéine)

- L’HSP60 coopère avec l’HSP70 pour amener la protéine dans son état conformationnel final

B/ Adressage des protéines

- Séquence d’adressage de la protéine déjà dans le gène- Toutes les protéines qui n’ont pas de séquence signal sont traduites sur des

ribosomes libres- Toutes les protéines qui ont une séquence signal vont sur un ribosome libre, puis

ce ribosome vient se fixer sur le REG et seulement à ce moment-là la protéine est traduite

- 2 grands types de signal   : o Séquence signal : décide du lieu de synthèseo Séquence d’adressage : indique à la protéine où elle doit aller après

traduction

C/ Modifications des protéines

Addition à la chaîne protéique de composés variés :- Glucides (glycosylation)- Lipides- Co-enzymes (enzymes)- Phosphate, méthyl, carboxyl, hydroxyl, etc..

Ou encore clivage de la chaîne peptidique (pro-enzyme, etc..)

Buts   : - Acquérir la configuration définitive active- Parvenir à une localisation cellulaire (ou extra) permettant à la protéine de

s’exprimée dans le compartiment adéquat- Régulation de l’activité biologique (ex : phosphorylation et déphosphorylation

d’une protéine qui vont l’activer ou l’inhiber)- NB : parfois modifications co-traductionnelles

Exemple   : la glycosylation - Ajout de glucides de façon covalente- La plus fréquente et la plus importante des modifications PT- Exemple les Ag qui définissent les groupes sanguin ne différent que par leurs

glycosylation- Ce processus est complexe et s’effectue dans le RE et l’ADG- Glycosylation des protéines extracellulaires ou à destination des lysosomes- Glycosylation sur tout sur l’asparagine (groupement NH latéral, souvent par ajout

de N-acetyl-glycos-amine) N-Glycosylation- Glycosylation sur des résidus hydroxyles (Sérine, thréonine) seulement dans

l’ADG O-Glycosylation

Exemple   : la phosphorylation - Mécanisme d’action capital dans le contrôle de nombreuses protéines- Fixation covalente d’un phosphate par une protéine Kinase- Ceci entraine un changement de structure de la protéine soit en phosphorylant

soit en de phosphorylant qui active ou inhibe son action- Toujours sur un OH (Ser, Thr, Tyr)- Réaction réversible, déphosphorylation par une phosphatase- Classifications des protéines kinases   :

o Selon le type de résidus phosphorylé : Sérine-thréonine Kinase Tyrosine Kinase

o Selon le type de ligand activant la réaction : AMPc PKA GMPc PKG Ca2+ Calmoduline Kinase ca2+ dépendante (PKCa2+) Et bien d’autres…

Etude du protéome

I/ Introduction

Les concepts des protéome et de protéomique reposent sur le dogme de Crick fondant le biologie cellulaire :

La protéomique est la branche de la biologie qui étudie le protéome.

Pas de correspondance directe entre génome et protéome puisqu’un même génome peut donner un protéome différent (différentiation).

Protéomique : déterminer les caractéristiques des protéines présente dans une cellule à un moment donnée en une situation donnée.

Chez l’homme : - 25 000 à 30 000 gènes- Environ 106 protéines différentes- Plus de 200 réactions PT possible- Donc très grande hétérogénéité +++- Plusieurs fonctions pour la même P selon sa localisation- Environ 200 types cellulaires- On a donc une infinité de situations normales et pathologiques, une infinité de

protéome

Caractérisé la variation du protéome pour la reconnaitre (diagnostique)Comprendre les mécanismes de réponses de la cellule à une situation donnée.La définir, envisager un moyen de la moduler, de la reproduire.

II/ Séparation des protéines

Purification des protéines : - Utilisation de méthodes qui séparent suivant des principes différents (masse

moléculaire, charge, affinité, hydrophobicité,..)- Plusieurs étapes nécessaires   :

o Broyer les tissus ou les celluleso Séparation des organites par centrifugation différentielle (ultra

centrifugation)o Solubilisation des protéines (détergents)o Séparation par chromatographie ou électrophorèseo Analyse

ÉlectrophorèsesMigration de particules chargées (sur un gel de polyacrylamide ou d’agarose) sous l’effet d’un champ électrique- Si les protéines sont natives, elles vont migrer selon leurs mases et selon leurs

charges- Si les protéines sont dénaturées (par SDS + -mercapto-éthanol)β  : elles vont

migrer selon leurs talle = SDS-PAGE- La technique SDS-PAGE permet de séparer les protéines selon la masse

moléculaire et d’évaluer celle-ci.

Électrophorèses isoélectrofocalisation (IEF) : - Sépare les protéines selon leur pHi

SDS-PAGE + IEF = électrophorèse 2D (2D) :- Permet de séparer les protéines selon leurs masses et selon leurs charges

Les chromatographies : - Classiques

o Papiero Couche minceo Colonne

- Liquide hautes performances HPLCo Gel perméationo Ioniqueo Affinité