RELATIONS ENTRE LA STRUCTURE DES PROTEINS ET LEUR FONCTION.
L'activité biologique d'une protéine est étroitement liée à sa structure.
A) IMPORTANCE DE LA STRUCTURE PRIMAIRE
Trois exemples parmi plusieurs, peuvent être cités en faveur de l'importance de la structure primaire dans l'activité biologique de la protéine:
-Les nucléprotéines sont riches en lysine et arginine. Ceci leur confère la basicité nécessaire à leur association aux acides nucléiques.
-Les hémoglobinopathies sont des exemples de mutations ponctuelles.
Le remplacement d'un seul acide aminé de la chaîne Beta , entraîne des modifications physico-chimiques au niveau de la molécule, aboutissant à des retentissements graves sur sa fonction respiratoire(Anémie hémolytique).
-La structure primaire d'une protéine détermine la nature de sa conformation spatiale et de là sa fonction biologique. Plusieurs protéine enzymatiques ou hormonales sont synthétisées sous forme inactive leur activation est le résultat d'une amputation partielle de leur chaîne peptidique native. Le réarrangement conformationnel qui s'en suit fait apparaître les sites d'activité de la protéine.
Exemples: Pro insuline-------->Insuline.
Trypsinogène-------->Trypsine.
B) IMPORTA NCE DE LA STRUCTURE SECONDOTERTIAIRE
De cette conformation tridimensionnelle, il résulte plusieurs conséquences
1) Constitution de site et de centre actif
-La constitution de boucles, creux, fissures ou niches, de topographie et de forme particulière réalise des "sites spécifique" . C es sites déterminent la complémentarité stéréospécifique entre les protéines et leur ligand (substrat pour l'enzyme, antigène pour la protéine anticorps) .Le site actif assure également un environnement spécial souvent hydrophobe facilitant l'action physiologique de la protéine.
-L'enroulement de la chaîne peptidique permet également le rapprochement dans l'espace de certains groupements fonctionnels d'AA initialement éloignés dans la structure primaire aboutissant à la formation du centre actif.
Exemples: Le centre actif de la carboxypeptidase est constitué par l’arginaire, la tyrosine et l'acide glutamique qui occupent respectivement les positions 145,248 et 270 dans l’enchaînement peptidique de l'enzyme.
2)Solubilité des protéines globulaires
La plupart des protéines globulaires sont solubles dans les systèmes aqueux grâce à la présence de groupements hydrophiles exposés à leur surface alors que, les groupements hydrophobes se touvent enfouis à l' intérieur de la molécule.
Cette propriété physico-chimiques est indispensable à l'activité de la plupart des protéines globulaires.
2) Dénaturation
La dénaturation des protéines consiste en une rupture des liaisons non covalentes sans modification de la structure primaire. La rupture de ces liaisons entraine la disparition de toute organisation géographique. La molécule présente une répartition au hasard, qui s'accompagne souvent d'une précipitation de la protéine s'il s'agit d'une sphéroprotéine. A l'inverse, la dénaturation transforme les protéines fibrillaires en molécules dépolymérisées, solubles. La dénaturation peut se faire à différents degrés
-Elle peut être réversible: Dans ce cas la protéine est capable de retrouver sa forme native après élimination de l'agent dénaturant. La dénaturation réversible peut être provoquée soit par de faibles variations de PH? soit par la présence dans le milieu d'urée ou de guanidine.
-Elle peut être irréversible et correspond alors à une modification profonde de la configuration spatiale de la molécule qui ne lu permet plus de retrouver sa configuration native après élimination de l'agent dénaturant. La dénaturation irréversible des protéines peut être provoqué par des variations de PH extrêmes, la chaleur, les solvants organiques, les sels de métaux lourds, les détergents (SDS), les rayons U.V. ect...
Dans tous les cas, la dénaturation fait perdre aux protéines leurs propriétés biologiques comme l'activité enzymatique par exemple.
C) IMPORTANCE DE LA SRUCTURE QUATERNAIRE ET SUPRA-MOLECULAIRE
La structure supramoléculaire confère aux protéines diverses propriétés
1) Propriétés régulatrices:
En voici deux exemples:
-La régulation de l'activité poly enzymatique de certaines enzymes dites "enzymes allostérique" grâce au phénomène de tranconformation qui peut être favorable à l'interaction enzymes-substrat(activation) ou défavorable (inhibition de l'activité).
-"Les complexes poly enzymatiques" permettent le regroupement des enzymes impliquées dans une même suite de réactions afin d'augmenter l'efficacité de la chaine métabolique (ex: acide gras synthétase )
2) Propriétés de solubilisation
Certains protéines oligomériques renferment des composés apolaires enfouis au centre du complexe protéique au contact des groupements hydrophobes des sous unités protéiques. Au contraire, les groupements hydrophiles de ces sous unités, dirigés vers l'extérieur assurent la solubilité de l'ensemble. Cette propriété permet à certaine de ces protéines d'assurer la mise en réserve de composés apolaires . C'est le cas par exemple de la ferritine,qui est une des principales molécules de réserve du fer de l'organisme. Elle est composée d'une coque protéique l'apoferritine de 445.000 d, comprenant 24 sous unités, susceptibles de contenir jusqu'à 5000 atomes de fer sous formes d'hydroxy-phosphate ferrique.
3) Propriétés structurales.
La structure spatiale des scléroprotéines leur assure une très grande résistance mécanique et une grande élasticité. Cette propriété est mise à profit par les microtubules et les micro filaments du cytosquette pour maintenir la cellule dans une configuration adéquate. La structure fibrillaire réalisée par de filaments à la fois solubles et rigides (cytosquette).