Protéine
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Une protéine, aussi appelée protide (anglicisme) est un assemblage (ou séquence) d'acides aminés liés par des liaisons peptidiques. On parle de protéine lorsque plus de 100 acides aminés sont liés au sein d'une chaîne d'acides aminés. Les propriétés des acides aminés (charge, hydrophobicité...) gouvernent la structure de la protéine, globulaire ou fibrillaire, que l'on peut décrire à différents niveaux :
- la structure primaire, qui est la séquence linéaire des acides aminés dans la protéine ;
- la structure secondaire, qui rend compte de l'organisation de groupes d'acides aminés en éléments structuraux simples : hélices alpha, feuillets et tours beta, autres structures ;
- la structure tertiaire, qui correspond au repliement de la protéine dans l'espace tridimensionnel (on parle aussi de structure tridimensionnelle décrite par les coordonnées des atomes dans l'espace). Cette structure rend compte de l'organisation entre eux des éléments de structure secondaire . La structure tertiaire peut aussi rendre compte du fait que plusieurs chaînes protéiques distinctes sont reliées entr elles par liaisons covalentes, ponts disulfures par exemple;
- la structure quaternaire, qui définit l'association (multimérisation) par liaisons faibles entre des protéines de structures primaires identiques (homoassociation) ou distinctes (hétéroassociation).
Les protéines ont des fonctions très diverses : certaines pourront avoir une fonction structurale (elles participent à la cohésion structurale des cellules entre elles), enzymatique (elles catalysent les réactions chimiques de la matière vivante) ou encore une fonction de messager (pour les protéines impliquées dans des processus de signalisation cellulaire).
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Explication du nom « protéine »
Protée est un personnage de la mythologie grecque qui pouvait changer de forme à volonté. Les protéines sont susceptibles de se composer et également de se replier (voir prion) sous des formes si diverses qu'on leur a choisi ce nom pour exprimer leur polyvalence. La CAO moléculaire permet de visualiser la forme des protéines, et de comprendre pourquoi leurs agencements physiques peuvent les faire interagir, un peu à la manière de ce qu'on nommait jadis les atomes crochus. Le plus gros ordinateur du monde, Blue gene (2004) est précisément destiné à l'étude intensive de tous les repliements possibles de protéines, avec des enjeux agroalimentaires, médicaux et sans doute aussi militaires.
Autre etymologie possible : Du grec, prôtos (premier)
Les protéines, supports moléculaires du phénotype
Les protéines sont des molécules majeures pour les structures et les activités cellulaires. Ces protéines déterminent le phénotype cellulaire, qui conditionne les phénotypes biochimiques et macroscopiques. Des modifications d’une protéine, dans le cas de la drépanocytose, entraînent la déformation des hématies (phénotype cellulaire) qui modifient le phénotype macroscopique.
Les protéines, liens entre génotype et phénotype
Le plan de fabrication des protéines est détenu par les gènes. Les allèles d’un gène diffèrent par leur séquence en nucléotides. Cette différence entraîne la synthèse de protéines légèrement différentes. Cela est responsable de phénotypes modifiés. Les protéines sont le lien entre génotype et phénotype.
La détermination de la structure tertiaire des protéines
Différentes méthodes expérimentales permettent de découvrir la structure tertiaire des protéine :
- La cristallographie par rayon X
- La spectroscopie par résonance magnétique nucléaire
- La cryomicroscopie
Ces méthodes sont coûteuses et la détermination de la structure d'une protéine reste un processus lent. Afin de palier ce défaut, des méthodes automatiques de prédiction des structures des protéines ont été développées. Il se dégage deux type de méthodes :
- Les méthodes basées sur les structures des protéines connues :
- Les méthodes par homologie
- Les méthodes par reconnaissance des repliements (Protein Threading)
- Les méthodes basées sur d'autres données (les propriétés physico-chimiques des atomes par exemple) :
- Les méthodes ab initio
- Les méthodes de novo
Voir aussi
- Synthèse des protéines
- Aquaporine
- Peptide
- Polypeptide
- Classes de protéines :