CHMI 2227F Biochimie I

1. CHMI 2227FBiochimie I Peptides Structure et propriétés générales CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

2. 1 2 1 2 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. Un dipeptide CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

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

4. Peptides - polarité • Chaque peptide possède une polarité: • Une extrémité où le groupe NH2 (celui lié au Ca) ne fait pas partie d’une liaison peptidique: extrémité (ou bout) N-terminale; • Une extrémité où le groupe COOH (celui lié au Ca) 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. CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

5. 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 (NH2COOH). CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

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

7. O R-HC=O O O CO2 OH COO- OH N H NH3+ C O 2 R O O Acide aminé Ninhydrine Pourpre!! 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. CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

8. PITC = phenylisothiocyanate PTC = phenylthiocarbamyl http://www.protein.iastate.edu/aaa.html Chromatographie liquide à haute pression (HPLC) CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

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

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

11. COO- CH2 O H3N+-CH-C-NH-CH-C-OCH3 Asp-Phe-methyl ester CH2 O Pont disulfure S S Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly-NH2 Résidu de glycinamide: 2HN-CH2-CONH2 Exemples de peptides1. Aspartame: sucre artificiel 2. Ocytocine: stimule les contractions utérines CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

12. Pont disulfure intrachaîne Pont disulfure interchaîne Exemples de peptides3.Insuline CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

13. 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? CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

14. Propriétés générales des protéines1. Les protéines varient beaucoup selon leur Mr. Source: Biochemistry. Lehninger. CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

15. 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 1 2 1 1 Hétérodimère Homodimère Liaisons hydrogène: N-H ----- O-H N-H ----- N O-H ----- O=C N-H ----- O=C Interactions électrostatiques: COO------ H3+N Interactions hydrophobes: -CH3 CH3- CH3 Protéines multimériques CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

16. Importance des protéines multimériques- polarité planaire des cellules CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

17. Nature Genetics38, 21 - 23 (2006) Importance des protéines multimériques- polarité planaire des cellules CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

18. Propriétés générales des protéines2. Les protéines varient beaucoup selon leur pI. Source: Biochemistry. Lehninger. CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

19. Propriétés générales des protéines3. Fréquence de la composition en acides aminés CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

20. Propriétés générales des protéines3. Fréquence de la composition en acides aminés CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

21. Propriétés générales des protéines4. Les protéines peuvent inclure d’autres groupements que des acides aminés. CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.

22. 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) Propriétés générales des protéines5. Les protéines adoptent une forme bien précise. CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.