| Position des ponts disulfures dans un peptide |
| Tweet |
|
|
Un polypeptide donne après réduction deux peptides dont les séquences sont :
Le polypeptide natif (ponts disulfures non réduits) est hydrolysé par la thermolysine. 4 sous-polypeptides (A, B, C et D) sont obtenus dont la composition est :
Déterminer la séquence du polypeptide et la position des ponts disulfures. |
1. Réponse La thermolysine (EC 3.4.24.27) est une métalloprotéase (famille des peptidases M4) thermostable produite par un grand nombre de bactéries dont la bactérie gram-positive Bacillus thermoproteolyticus. Elle a besoin d'un ion zinc pour son activité enzymatique et 4 ions calcium pour la stabilité de sa forme active. Elle catalyse l'hydrolyse spécifique de la liaison peptidique impliquant des acides aminés hydrophobes : Leu / Ile / Phe / Trp / Tyr et Val. La coupure se fait avant ces acides aminés. Il est à noter qu'elle est utilisée aussi pour son aptitude à catalyser la réaction réverse : la formation de la liaison peptidique. Nombre de ponts Dans cet exercice, le peptide contient 6 cystéines, donc 3 ponts disulfures au maximum (figure ci-dessous).
De manière générale : pour n ponts disulfures et 2n cystéines, il existe [(2n)! / 2nn!] combinaisons.
|
|
2. La cystéine La cystéine est génétiquement codée par les 2 codons : UGU et UGC. La chaîne latérale de la cystéine (acide L-2-amino-3-mercaptopropionique) porte un groupement sulfhydryle (-SH) extrêmement réactif. Son pKa est de 8.33.
L'autre acide aminé sulfuré, la méthionine, porte un groupe méthyle supplémentaire. La méthionine est plus hydrophobe, d'un encombrement stérique plus important et moins réactive.
|
|
3. Formation d'un pont disulfure a. Introduction Un pont disulfure est une liaison covalente entre 2 atomes de soufre de la chaîne latérale de 2 résidus cystéines (Cys) réduits. Les ponts disulfures sont formés dans un environnement cellulaire oxydant. Le cytoplasme n'étant pas un milieu oxydant, il y a trés peu de protéines intracellulaires qui possèdent des ponts disulfures. Toutes les cystéines d'une protéine ne forment pas un pont disulfure :
Un pont disulfure peut être établi entre 2 cystéines :
Le nombre de ponts disulfures (intra et/ou inter) au sein des protéines varie trés grandement : les toxines, bien qu'étant de petites protéines (20 à 30 acides aminés) peuvent en contenir jusqu'à 5, voire 6. L'énergie libre de liaison qui résulte de la formation d'un pont disulfure est d'environ - 3,5 kcal/mol. C'est une énergie importante qui contribue de manière significative à la stabilisation de la structure tridimentionnelle native de la protéine. Cependant, les ponts disulfures ne jouent pas un rôle déterminant dans le repliement des protéines, puisque les intermédiaires adoptent des conformations transitoires qui peuvent être éloignées de celles qui mettent en jeu ces ponts disulfures. La distance entre les 2 carbones α de 2 résidus cystéine impliqués dans un pont disulfure est de 4.2 Å à 7.5 Å. L'entité structurale formé par 2 cystéines reliées par un pont disulfure s'appelle une cystine. La formation d'un pont disulfure est une réaction d'oxydo-réduction réversible : cette réversibilité dépend du potentiel rédox du milieu et du pH.
|
|
b. La réaction de formation d'un pont disulfure Au cours de la réaction d'échange [thiol - disulfure], un anion thiolate R1S- déplace un soufre du pont disulfure R2-S-S-R3.
Dans l'état de transition, la charge négative du thiolate est délocalisée sur les 3 atomes de soufre. Les ponts disulfures sont formés et réduits au sein des protéines par 2 réactions d'échange [thiol - disulfure] avec un agent oxydo-réducteur tel que :
|
|
|
|
|
La réaction d'échange [thiol - disulfure] peut aussi avoir lieu au sein d'une même protéine : un groupe thiolate d'une protéine peut attaquer un pont disulfure de la même protéine, conduisant à un remaniement des ponts disulfures.
|
