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Structure de la chaîne latérale du tryptophane, comment doit-elle être orientée ?

Structure de la chaîne latérale du tryptophane, comment doit-elle être orientée ?



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Je voudrais des éclaircissements sur l'importance de l'endroit où le NH et la double liaison sont placés dans ces deux structures de tryptophane (W) que j'ai dessinées. J'ai marqué le côté droit comme correct et le côté gauche comme incorrect, mais soudain, je pense que là où vous placez la double liaison et NH n'a pas d'importance tant qu'il est placé dans l'une ou l'autre orientation de la structure, il devrait s'agir de tryptophane, n'est-ce pas ?

En termes simples, j'ai pris mes cours de chimie il y a quelques années et je ne me souviens pas si cela change la structure si je change la position du NH et des doubles liaisons, c'est tout, et j'aurais quelques éclaircissements à ce sujet.

MODIFIER / METTRE À JOUR:

J'ai remarqué une erreur et redessiné la structure, mais je ne suis toujours pas clair sur la rotation dite "triviale" mentionnée. La nouvelle image reflète-t-elle si ou l'orientation n'a pas d'importance ? Je suis toujours confus si je l'ai dessiné correctement.


Bonne question, cela concerne rotameurs!

Fondamentalement, la chaîne latérale des acides aminés peut tourner comme le montre la figure ci-dessous pour le glutamate (Glu; E). Les différentes options pour la rotation de la chaîne latérale sont appelées rotameurs! Certaines chaînes latérales d'acides aminés ont le potentiel de nombreux rotamères (comme le glutamate) tandis que d'autres ne peuvent en adopter que quelques-uns (comme le tryptophane) en raison de contraintes stériques. Vous pouvez lire à ce sujet ici sur FolditWiki ou dans l'article 'Rotamers: To be or not to be?: An Analysis of Amino Acid Side-chain Conformations in Globular Proteins'.

L'ensemble des conformations des chaînes latérales d'acides aminés dans les protéines globulaires ne peut pas être considéré comme normalement distribué autour de certains points rotamères. Des valeurs aberrantes se produisent systématiquement. La rotaméricité d'un acide aminé dépend essentiellement des différents environnements que l'acide aminé rencontre dans les structures protéiques réelles. Des facteurs tels que les angles de torsion du squelette du résidu lui-même, la structure secondaire et les contacts tertiaires influencent la rotaméricité. (… )

Lors de la résolution d'une structure de protéine, les scientifiques passent beaucoup de temps à placer les chaînes latérales d'acides aminés dans leur position correcte de rotamère. Le rotamère auquel une chaîne latérale particulière doit s'adapter dépend des environnements environnants. Certains acides aminés à chaîne latérale sont également très flexibles et se déplaceront autour des différentes positions de rotamère qu'ils peuvent adopter. Dans l'exemple du glutamate (figure ci-dessus), il adapterait très probablement une position de rotamère pointant soit vers des solvants (si la chaîne latérale est à la surface de la protéine), soit peut-être vers une chaîne latérale d'acides aminés chargée positivement telle que Arginine (R) ou Lysine (K) pour former des ponts salins ou des liaisons H.

Dans le cas du Tryptophane (W), il est souvent impliqué dans l'empilement pi et se trouverait donc dans une position rotamère qui s'empile avec d'autres chaînes latérales d'acides aminés aromatiques. C'est également un acide aminé très volumineux et peut donc n'avoir de place que dans une conformation particulière. Notez que le tryptophane (W) n'a que deux rotamères, qui sont similaires aux deux que vous avez dessinés dans la figure mise à jour, et à nouveau montrés ci-dessous. Notez que les deux sont corrects et que mes angles de liaison dessinés à la main sont un peu décalés. Ces deux options rotamères pour le tryptophane se trouvent même dans le site catalytique des enzymes, où le « basculement » d'une confirmation à l'autre est le mécanisme clé qui permet aux substrats d'entrer ou de sortir du site actif !

Ces arrangements structurels sont beaucoup plus faciles à comprendre en trois dimensions, si vous avez encore du mal, il pourrait être judicieux d'utiliser un programme de visualisation (par exemple, PyMol ou Coot) et de jeter un œil aux chaînes latérales du tryptophane et d'autres acides aminés en télécharger une structure de protéine à partir de la base de données PDB.

Voici également quelques questions connexes


Comprendre les caractéristiques de la chaîne latérale des acides aminés pour le MCAT

Les acides aminés sont les éléments constitutifs des êtres vivants. De longues chaînes d'acides aminés constituent les protéines, qui à leur tour constituent de nombreux composants cellulaires structurels et fonctionnels.

J'aime penser à la cellule comme à une ville autonome où le noyau est la capitale, les mitochondries sont la centrale électrique, etc. Mais ensuite, vous avez vos travailleurs, votre système de transport et la structure même de la ville cellulaire, qui sont tous constitués de protéines, qui à leur tour sont constituées d'acides aminés.

La complexité d'une structure protéique est déterminée par sa séquence d'acides aminés et la nature chimique de leurs chaînes latérales de groupe variable. Le MCAT nécessite de comprendre la nature des chaînes latérales polaires et non polaires et la torsion et les conformations causées par les interactions hydrophobes et hydrophiles

Et oui, vous devriez mémoriser chaque acide aminé pour le MCAT. Cela comprend la chaîne latérale, le nom complet, le nom à 3 lettres et l'abréviation à une seule lettre. Mais ne collez pas simplement les mots et les structures sur des cartes mémoire en espérant les forcer dans votre mémoire. Vous devez activement abordez chaque acide aminé individuellement.

Pour une liste de référence rapide, téléchargez mon guide d'étude gratuit de la feuille de triche pour les acides aminés

  1. Écrivez le nom complet
  2. Dessinez la structure des acides aminés et le groupe variable
  3. Écrivez les abréviations à 3 lettres et à une seule lettre
  4. Verbalisez quelque chose d'unique à propos de cette chaîne latérale spécifique - à haute voix ! Plus la connexion est amusante et folle, plus vous vous en souviendrez facilement.
  5. Répétez le processus de nommage/dessin une fois IMMÉDIATEMENT
  6. Répétez chaque semaine jusqu'à ce que vous vous sentiez SOLIDE avec cette information

Résumé

Les mobilités du squelette peptidique et des chaînes latérales de la lysine et du tryptophane dans le peptide synthétique à 26 résidus mélittine (MLT) enrichi en 13 C ont été étudiées en solution liquide par 13 C T1 et des mesures de l'effet Overhauser nucléaire à l'état stationnaire à deux champs magnétiques et par des mesures d'anisotropie de fluorescence Trp et ont été analysées à l'aide de l'approche sans modèle de Lipari et Szabo. Les temps de corrélation rotationnels globaux à 20 °C étaient de 1,28, 1,4, 2,8 et 4,2 ns pour le MLT à bobine aléatoire monomérique, pour le MLT hélicoïdal monomérique (en CD3OD), pour le MLT tétramère en D pur2O, et pour le tétramère dans du tampon phosphate 50 mM, respectivement. Le mouvement du squelette à l'intérieur de la séquence était le plus restreint dans l'hélice monomère et le moins restreint dans le tétramère. Dans le peptide désordonné monomère, un mouvement du squelette relativement moins restreint s'étendant de l'extrémité N au quatrième résidu a été observé. De tels "effets finaux" se sont poursuivis uniquement jusqu'au troisième résidu dans l'hélice monomère et ont été observés uniquement à l'extrémité amino-terminale de la glycine dans le tétramère. Les trois chaînes latérales Lys ont montré le mouvement le moins restreint dans les monomères et une restriction différentielle dans les tétramères en accord avec la structure tétramère. Le mouvement de la chaîne latérale Trp était plus restreint que celui des chaînes latérales Lys et généralement aussi restreint que celui des atomes du squelette intérieur. Les temps de corrélation effectifs pour le mouvement local des atomes du squelette se situaient dans la limite de rétrécissement du mouvement et présentaient des schémas distincts. L'accord entre la relaxation RMN et les données d'anisotropie de fluorescence Trp était bon pour le monomère mais pas pour le tétramère. Les implications de ces résultats pour la dynamique des peptides en général sont examinées.

Ce travail a été soutenu en partie par la subvention NSF DMB-9105885 à M.D.K. et par PHS Grant GM34847 à F.G.P.

Auteur à qui la correspondance doit être adressée.

Indiana University Purdue University Indianapolis.

Adresse actuelle : Département de médecine interne, St. Luke's-Roosevelt Hospital Center, 1111 Amsterdam Ave., New York, NY 10025.

Adresse actuelle : Structural, Analytical, & Medicinal Chemistry, Pharmacia & Upjohn, Inc., Kalamazoo, MI 49001.


Résumé

Les géométries d'interaction des quatre chaînes latérales du tryptophane (Trp) dans l'épingle à cheveux trpzip2 conçue à 12 résidus sont étudiées à l'aide de simulations de dynamique moléculaire de solvant explicite tout-atome. Les géométries d'interaction bord à face (EtF) observées expérimentalement sont stables sur une échelle de temps de 10 ns. Cependant, la suppression des multipôles électrostatiques des chaînes latérales Trp tout en conservant les dipôles des fragments NH des chaînes latérales induit un changement de conformation dans une géométrie dans laquelle trois des quatre chaînes latérales interagissent de manière parallèle (PD). Des simulations d'énergie libre du changement de conformation Etf à PD révèlent que, avec les moments multipolaires de la chaîne latérale intacts (+MP), la conformation EtF est préférée de 5,79 kcal/mol. Inversement, avec seulement les moments dipolaires des fragments NH de la chaîne latérale intacts (−MP), l'énergie libre de la conformation PD est plus favorable de 1,71 kcal/mol. Contrairement aux similitudes énergétiques pour Trp side chain−water electrostatic et Trp side chain−Trp side chain et Trp side chain−water van der Waals, +MP Trp side chain−Trp side chain electrostatic interactions sont plus favorables de 4,21 kcal/mol dans la conformation EtF, tandis que dans le cas -MP, les énergies électrostatiques chaîne latérale Trp-chaîne latérale Trp des conformations EtF et PD sont presque identiques. Les résultats mettent en évidence l'importance des moments multipolaires électrostatiques dans la détermination des géométries d'interaction aromatique-aromatique dans les systèmes biomoléculaires aqueux et plaident en faveur de l'inclusion de cette physique dans les modèles simplifiés utilisés pour l'amarrage protéine-ligand et la prédiction de la structure des protéines, éventuellement à travers un terme de Coulomb tronqué entre aromatique moitiés.

Dans les articles avec plus d'un auteur, l'astérisque indique le nom de l'auteur à qui les demandes de renseignements sur l'article doivent être adressées.


Résumé

Nous avons développé une approche informatique pour la conception et la prédiction de cœurs hydrophobes qui inclut une flexibilité explicite du squelette. Le programme consiste en une combinaison en deux étapes d'un algorithme génétique et d'un échantillonnage Monte Carlo utilisant un modèle de torsion de la protéine. Les structures du squelette sont évaluées soit par un champ de force canonique, soit par un potentiel contraignant qui met l'accent sur la préservation de la géométrie locale. L'utilité de la méthode pour la conception et l'ingénierie des protéines est explorée en concevant trois nouvelles variantes de noyau hydrophobes de la protéine 434 cro. Nous utilisons la nouvelle méthode pour évaluer ces variantes de 434 cro et celles précédemment conçues, ainsi qu'une série de variantes de lysozyme du phage T4. Afin d'évaluer correctement l'influence de la flexibilité du squelette, nous avons également analysé les effets de différentes quantités de flexibilité de la chaîne latérale sur les performances des méthodes de squelette fixe. Comparaison des résultats à l'aide d'un contre Le squelette flexible révèle que, étonnamment, les deux méthodes sont presque équivalentes dans leurs capacités à prédire les stabilités expérimentales relatives, mais uniquement lorsque la flexibilité complète de la chaîne latérale est autorisée. La prédiction de la structure de la chaîne latérale centrale peut varier considérablement d'une méthode à l'autre. Dans certains cas, mais pas dans tous, la méthode de l'épine dorsale flexible est un meilleur prédicteur de la structure. Le développement d'une approche de base flexible pour la conception du cœur est particulièrement important pour les tentatives de de novo conception de protéines, où il n'y a aucune connaissance préalable d'une structure de squelette précise.


3 Conclusion

L'étude des propriétés du réseau de liaisons hydrogène à l'interface entre les molécules d'eau d'hydratation et le soluté joue un rôle crucial dans la caractérisation des propriétés physico-chimiques de ce dernier. Ici, nous avons présenté un tout in-silico méthode capable d'analyser les positions et les orientations des molécules d'eau autour de tout résidu de structures protéiques. Cela nous permet de souligner la contribution aux propriétés de solvatation causées par l'environnement structural local, en soulignant que non seulement la nature d'un seul acide aminé détermine ses caractéristiques d'hydropathie, mais aussi les types de résidus proches de celui-ci.

En particulier, nous avons analysé le mouvement des molécules d'eau appartenant aux deux premières coquilles d'hydratation pour un ensemble de protéines, définissant une nouvelle description des propriétés d'hydrophilie et d'hydrophobie. En étudiant la probabilité d'orientation de la molécule d'eau en fonction de la distance au soluté, nous avons construit un plan essentiel d'hydrophilie et d'hydrophobie, grâce à une réduction de dimensionnalité de la distribution de densité de probabilité. En moyenne, l'emplacement de chaque acide aminé sur ce plan est en parfait accord avec ses propriétés biochimiques, en effet, un indice défini compte tenu de la position moyenne de chaque acide aminé a une excellente corrélation avec l'une des échelles d'hydrophobie de l'état de l'art. .

Néanmoins, la dispersion de chaque acide aminé (compte tenu de toutes les occurrences d'un résidu donné dans les protéines de notre jeu de données) est un bon marqueur de sa variabilité en termes de caractéristiques de solvatation. En effet, cette dispersion classe bien les acides aminés aux propriétés marquées, telles que fortes, des acides aminés aux propriétés d'hydropathie moins prononcées ou intermédiaires, ce qui signifie que l'environnement structural local joue dans ces cas un rôle prépondérant dans la modification de leur interaction avec le solvant.


Acides aminés, peptides, porphyrines et alcaloïdes

Joachim Stöckigt Martin Ruppert , dans la chimie complète des produits naturels , 1999

4.05.2 Occurrence de la strictosidine

Surtout au cours des années 1960 et 1970, l'isolement et l'élucidation structurelle des alcaloïdes indoliques ont été l'un des plus grands défis de la chimie organique. A cette époque, des méthodes physiques et spectroscopiques d'élucidation de la structure étaient en cours de développement, par exemple, la spectroscopie RMN à haut champ (>240 MHz) n'était pas encore de routine et la spectrométrie de masse (MS) était encore en train de s'établir comme méthode de routine pour la structure. détermination. Les travaux sur l'isolement et l'identification des alcaloïdes indoliques monoterpénoïdes ont conduit à une compréhension des processus de fragmentation MS, au développement de règles générales de fragmentation 18 et application à l'identification des produits naturels.

L'identification de ces alcaloïdes et de leurs caractéristiques structurelles a permis leur classification en trois groupes principaux :

le type Corynanthé (13)

le type Aspidosperma ( 14) et

le type Iboga (15), tous ayant le monoterpénoïde C10 unité.

Le schéma 2 montre les principaux squelettes de la partie iridoïde des alcaloïdes indoliques monoterpénoïdes.

La question de savoir comment la plante synthétise de tels produits naturels structurellement compliqués est rapidement devenue l'un des principaux points d'intérêt dans le domaine de la biosynthèse des produits secondaires. Le pas du développement des hypothèses biogénétiques dans les années 1950 19–21 à leur vérification expérimentale est devenu possible quelques années après la première in vivo expériences d'alimentation avec des précurseurs radiomarqués. 22–24

Les preuves accumulées indiquent que deux précurseurs biosynthétiques sont impliqués. Celui qui délivre la partie indole de la molécule est le tryptophane (1), conduisant à la tryptamine (2), qui s'est avéré être incorporé dans le Rauwolfia alcaloïdes ajmaline (8), réserpine (7) et serpentine. 22 Le deuxième progéniteur direct, qui a été suggéré comme étant un monoterpène, était beaucoup plus difficile à identifier au début du décryptage des voies des alcaloïdes indoliques. Pour d'autres groupes d'alcaloïdes, un monoterpène aldéhydique était le bloc de construction le plus probable et il s'est avéré plus tard qu'il s'agissait de la sécologanine (4). De nombreuses expériences de traceurs ont été entreprises afin de délimiter les étapes majeures de la biosynthèse de ce sécoiridoïde dérivé de la loganine (3). Selon in vivo expériences d'alimentation, géraniol (16) et son isomère nérol (17) étaient tous deux des précurseurs de la loganine (3) ( Schéma 3 ), 25 de même que les dérivés 10-hydroxy appropriés qui ont été incorporés dans des alcaloïdes indoliques monoterpénoïdes tels que l'ajmalicine (9). 26,27 Ces dérivés ont été incorporés dans l'iridodial (20), de même que les dérivés aldéhydiques appropriés tels que le 10-oxogéranol, le 10-hydroxygéraniol (18), et 10-oxogéranial, comme discerné par des expériences sans cellules. 28 La séquence qui suit les composés 10-hydroxy donnant la loganine (3) et la sécologanine (4) comporte un certain nombre d'étapes dont les mécanismes sont pour la plupart inconnus. La formation de l'unité cyclopentane de la loganine (3) et sa transformation en la sécologanine séco-iridoïde (4) par ouverture de bague est encore inconnue. Néanmoins, les premières étapes de cette voie de formation d'iridodiale (20) et iridotrial (21) et l'importance de la loganine (3) la biosynthèse ont été étudiées par in vivo et des expériences sans cellule. En tenant compte des expériences de traceurs et des études enzymatiques, telles que les études de l'acide loganique méthyltransférase avec Catharanthus roseus semis, 29,30 les résultats suggèrent la formation séquentielle d'acide 7-désoxyloganique → acide loganique → loganine (3) → sécologanine (4). Parmi ces réactions, le clivage du cycle de la loganine (3) donnant lieu à la formation de sécologanine (4) semble particulièrement intéressant car ce clivage n'a pas de précédent en biochimie ou en chimie organique. De plusieurs expériences d'alimentation, seuls deux mécanismes ont pu être déduits. D'une part, il semble y avoir une implication de la 10-hydroxyloganine 31 et d'autre part la fission annulaire directe de la loganine (3). 32 Alimentation intensive et expériences enzymatiques avec des cultures en suspension cellulaire, en particulier de Rauwolfia serpentine Benth. ex Kurz en tant que système producteur d'alcaloïdes indoliques, ainsi que des recherches sur plusieurs loganines (3)- et la sécologanine (4Les cultures formant ) favorisent la seconde possibilité mécaniste. 28,33–35 L'isolement, la purification et la caractérisation des enzymes particulières impliquées dans cette étape sont importants pour mieux comprendre le mécanisme de cette réaction exceptionnelle de clivage du cycle.

Bien qu'à ce stade de la biosynthèse étudie la formation des deux principaux précurseurs alcaloïdes tryptamine (2) et la sécologanine (4) avait été suffisamment expliquée, la réaction de couplage de (2) et (4) pour donner le premier alcaloïde indolique monoterpénoïde nécessitait une clarification.

Au cours des recherches phytochimiques concentrées en particulier sur les familles de plantes Apocynaceae, Rubiaceae et Loganiaceae, le genre Rhazya suscité beaucoup d'intérêt. Rhazya espèces se sont avérées riches en alcaloïdes indoliques solubles dans l'eau contenant une unité de glucose, les glycosides d'acides aminés. L'étude de ce matériel végétal a donné un certain nombre de glucosides alcaloïdes, un groupe rare d'alcaloïdes dont la strictosidine (5) est probablement le plus important.

4.05.2.1 Présence de la strictosidine dans les plantes différenciées

En 1968, l'analyse détaillée des feuilles de la plante Rhazya stricta Decaisne interprété par Smith 15 à Manchester a révélé des glucoalcaloïdes. Le glucoalcaloïde le plus intéressant dans Rhazya a été trouvé sous forme de matériau amorphe avec un rendement d'environ 0,01 %. Cet alcaloïde a été nommé strictosidine (5) en raison de son premier isolement de R. stricta (Schéma 4). Son importance dans la biosynthèse des alcaloïdes indoliques monoterpénoïdes a été proposée en même temps. La méthode analytique de distribution à contre-courant a permis d'isoler (5) car il est relativement instable, entraînant la formation de vallésiachotamines lors d'une hydrolyse modérée. De plus, la survenue de strictosidine (5) a pu être démontrée par une analyse de dilution isotopique après l'alimentation en [aryl-3 H]tryptophane et [O-méthyl-3 H]loganine en Vinca rosea les plantes. 16 À ce stade, il convient de noter que, pour des raisons taxonomiques, V. roseus a été reclassé dans un genre indépendant nommé Catharanthus et le nom taxonomique correct de la plante utilisée pour les expériences d'alimentation n'est pas Vinca rosea mais Catharanthus roseus (L.) G. Don. Après l'expérience d'alimentation, le glucoalcaloïde (5) a été purifié jusqu'à une activité spécifique constante grâce à son pentaacétate, indiquant clairement la présence de strictosidine (5) dans le matériel végétal. La fonction biogénétique de (5) avait déjà été suggérée à l'époque. 15,16 Dans des expériences similaires utilisant la [U-3 H]tryptamine (22) et [O-méthyl-3 H]sécologanine (23), un mélange épimère de strictosidine (=isovincoside) (5) et le vincoside (24) a été préparé et administré à Vinca rosea plantes et des preuves ont été obtenues de leur incorporation dans certaines des Vinca (=Catharanthus) alcaloïdes ( schéma 4 ). De plus, les deux glucoalcaloïdes ont été détectés dans le matériel végétal par analyse de dilution isotopique. 36 Ces ensembles d'expériences ainsi que l'isolement de marqueurs appropriés Catharanthus alcaloïdes ont souligné l'intermédiation biogénétique d'un tel glucoalcaloïde (5, 24) pour la biosynthèse des alcaloïdes indoliques monoterpénoïdes.

De in vivo expériences d'alimentation, il a été affirmé que le 3β-glucoalcaloïde vincoside (24) était le précurseur biogénétique des différentes classes d'alcaloïdes indoliques monoterpénoïdes et que la 3α-strictosidine (5) n'était pas un ancêtre. 36 Étant donné que les alcaloïdes indoliques monoterpénoïdes possèdent généralement la configuration 3α, l'écart d'incorporation du 3β-vincoside (24) doit être expliqué. Des expériences sans cellules ont finalement résolu ce problème.


Glycosylation des protéines

La glycosylation est une fonction critique de la voie biosynthétique-sécrétoire dans le réticulum endoplasmique (RE) et l'appareil de Golgi. Environ la moitié de toutes les protéines typiquement exprimées dans une cellule subissent cette modification, qui implique l'addition covalente de fragments de sucre à des acides aminés spécifiques. La plupart des protéines solubles et liées à la membrane exprimées dans le réticulum endoplasmique sont glycosylées dans une certaine mesure, y compris les protéines sécrétées, les récepteurs et ligands de surface et les protéines résidentes des organites. De plus, certaines protéines qui passent de l'appareil de Golgi au cytoplasme sont également glycosylées. Les lipides et les protéoglycanes peuvent également être glycosylés, augmentant significativement le nombre de substrats pour ce type de modification.

Portée

La glycosylation des protéines a de multiples fonctions dans la cellule. Dans le RE, la glycosylation est utilisée pour surveiller l'état du repliement des protéines, agissant comme un mécanisme de contrôle de la qualité pour s'assurer que seules les protéines correctement repliées sont acheminées vers l'appareil de Golgi. Les fragments de sucre sur les protéines solubles peuvent être liés par des récepteurs spécifiques dans le trans réseau Golgi pour faciliter leur livraison à la bonne destination. Ces sucres peuvent également agir en tant que ligands pour les récepteurs à la surface cellulaire pour médier l'attachement cellulaire ou stimuler les voies de transduction du signal (1). Parce qu'ils peuvent être très volumineux et volumineux, les oligosaccharides peuvent affecter les interactions protéine-protéine en facilitant ou en empêchant les protéines de se lier aux domaines d'interaction apparentés. Parce qu'ils sont hydrophiles, ils peuvent également altérer la solubilité d'une protéine (2).

Distribution

Les protéines glycosylées (glycoprotéines) se trouvent dans presque tous les organismes vivants qui ont été étudiés, y compris les eucaryotes, les eubactéries et les archae (3,4). Les eucaryotes ont la plus grande gamme d'organismes qui expriment des glycoprotéines, des organismes unicellulaires aux organismes multicellulaires complexes.

Diversité des glycoprotéines

La glycosylation augmente la diversité du protéome à un niveau inégalé par toute autre modification post-traductionnelle. La cellule est capable de faciliter cette diversité, car presque tous les aspects de la glycosylation peuvent être modifiés, notamment :

  • Liaison glycosidique—le site de liaison du glycane (oligosaccharide)
  • Composition glycane—les types de sucres qui sont liés à une protéine particulière
  • Structure glycane—chaînes ramifiées ou non ramifiées
  • Longueur de glycane—oligosaccharides à chaîne courte ou longue

La glycosylation est considérée comme la modification post-traductionnelle la plus complexe en raison du grand nombre d'étapes enzymatiques impliquées (5). Les événements moléculaires de la glycosylation comprennent la liaison des monosaccharides, le transfert des sucres d'un substrat à l'autre et l'élimination des sucres de la structure du glycane. Contrairement à d'autres processus cellulaires tels que la transcription ou la traduction, la glycosylation n'est pas modélisée et, par conséquent, toutes ces étapes ne se produisent pas nécessairement au cours de chaque événement de glycosylation. Au lieu d'utiliser des modèles, les cellules s'appuient sur une multitude d'enzymes qui ajoutent ou retirent des sucres d'une molécule à une autre pour générer les diverses glycoprotéines observées dans une cellule donnée. Bien que cela puisse sembler chaotique en raison de toutes les enzymes impliquées, les différents mécanismes de glycosylation sont des réactions par étapes hautement ordonnées dans lesquelles l'activité enzymatique individuelle dépend de l'achèvement de la réaction enzymatique précédente. Étant donné que l'activité enzymatique varie selon le type de cellule et le compartiment intracellulaire, les cellules peuvent synthétiser des glycoprotéines qui diffèrent des autres cellules par la structure des glycanes (5).

Les enzymes qui transfèrent les mono- ou oligosaccharides des molécules donneuses aux chaînes ou protéines d'oligosaccharides en croissance sont appelées glycosyltransférases (Gtfs). Chaque Gtf a la spécificité de lier un sucre particulier d'un donneur (sucre nucléotide ou dolichol) à un substrat et agit indépendamment des autres Gtf. Ces enzymes ont une large portée, car des liaisons glycosidiques ont été détectées sur presque tous les groupes fonctionnels de protéines, et il a été démontré que la glycosylation incorpore la plupart des monosaccharides courants dans une certaine mesure (6).

Les glycosidases catalysent l'hydrolyse des liaisons glycosidiques pour éliminer les sucres des protéines. Ces enzymes sont essentielles pour le traitement des glycanes dans le RE et l'appareil de Golgi, et chaque enzyme présente une spécificité pour éliminer un sucre particulier (par exemple, la mannosidase).

Types de glycosylation

Les liaisons glycopeptidiques peuvent être classées en groupes spécifiques en fonction de la nature de la liaison sucre-peptide et de l'oligosaccharide attaché, y compris la glycosylation, la glypiation et la phosphoglycosylation liées aux N, O et C. Étant donné que la N- et O-glycosylation et la glypiation sont les types de glycosylation les plus couramment détectés, cet article mettra davantage l'accent sur ces modifications.

Types de glycosylation
N-liéLe glycane se lie au groupe amino de l'asparagine dans le RE
O-liéLes monosaccharides se lient au groupe hydroxyle de la sérine ou de la thréonine dans le RE, l'appareil de Golgi, le cytosol et le noyau
GlypiationLe noyau de glycane relie un phospholipide et une protéine
C-liéLe mannose se lie au cycle indole du tryptophane
PhosphoglycosylationLe glycane se lie à la sérine via une liaison phosphodiester

Les protéines ne sont pas limitées à un type particulier de glycosylation. En effet, les protéines sont souvent glycosylées sur de multiples sites avec différentes liaisons glycosidiques, ce qui dépend de multiples facteurs, y compris ceux décrits ci-dessous.

1. Disponibilité des enzymes

La glycosylation est contrôlée en déplaçant les protéines vers des zones avec différentes concentrations d'enzymes, la cellule séquestre les enzymes dans des compartiments spécifiques pour réguler leur activité. Par exemple, après qu'une protéine est N-glycosylée dans le RE, le traitement des glycanes se produit par étapes en acheminant des protéines vers des citernes de Golgi distinctes qui contiennent des concentrations élevées de Gtfs et de glycosidases spécifiques.

2. Séquence d'acides aminés

Outre l'exigence du bon acide aminé (par exemple, Asn pour N-lié Ser/Thr pour O-lié), de nombreuses enzymes ont des séquences ou des motifs consensus qui permettent la formation de la liaison glycosidique (6).

3. La conformation des protéines (disponibilité)

Au fur et à mesure que les protéines sont synthétisées, elles commencent à se replier dans leur structure secondaire naissante, ce qui peut rendre des acides aminés spécifiques inaccessibles pour la liaison glycosidique. Ainsi, les acides aminés cibles doivent être conformationnellement accessibles pour que la glycosylation se produise.


Résumé

L'une des caractéristiques omniprésentes des protéines membranaires est la préférence des résidus tryptophane et tyrosine pour les surfaces membranaires qui résulte vraisemblablement d'une stabilité accrue due à des interactions interfaciales distinctes. On pense généralement que la base physique de cette préférence provient d'interactions amphipathiques liées aux liaisons hydrogène du groupe imino et/ou aux interactions dipolaires. Nous avons examiné ces possibilités et d'autres pour la préférence interfaciale du tryptophane en utilisant des mesures de déplacement chimique de rotation à l'angle magique (MAS) 1 H, la spectroscopie à effet Overhauser nucléaire bidimensionnelle (2D) (2D-NOESY) 1 H MAS RMN et l'état solide 2 H RMN pour étudier les interactions de quatre analogues du tryptophane avec les membranes de la phosphatidylcholine. Nous constatons que les analogues résident à proximité du groupe glycérol où ils provoquent tous des changements modestes similaires dans l'organisation de la chaîne acyle et que la pénétration des hydrocarbures n'a pas été augmentée par la réduction de la liaison hydrogène ou de la capacité d'interaction dipolaire électrique. Ces observations excluent de simples interactions amphipathiques ou dipolaires comme base physique de la préférence interfaciale. Plus probablement, la préférence est dominée par la forme rigide et plate du tryptophane qui limite l'accès au noyau d'hydrocarbure et sa structure électronique et le moment quadripolaire associé (aromaticité) qui favorisent la résidence dans l'environnement d'interface électrostatiquement complexe.

Ce travail a été financé en partie par la subvention GM46823 à S.H.W. de l'Institut national des sciences médicales générales.

Instituts nationaux de la santé.

Adresse actuelle : Département de biochimie SL-43, Tulane University School of Medicine, La Nouvelle-Orléans, LA 70112-2699.


Résumé

Fond: Contaminants environnementaux, tels que le 2,3,7,8-tétrachlorodibenzo-p-dioxine (TCDD) et d'autres «hormones environnementales» structurellement apparentées exercent leurs effets biologiques nocifs via la voie de signalisation du récepteur Ah. Plusieurs substances naturelles se lient également à ce récepteur, mais son rôle naturel est encore obscur. Dérivés du tryptophane de l'indolo[3,2-bLe type carbazole, précédemment suggéré par nous comme étant des ligands endogènes du récepteur, devrait être un outil puissant pour comprendre la fonction du récepteur. Nous avons donc : entrepris de déterminer leur identité.

Résultats: Les deux ligands du récepteur Ah dérivés du tryptophane ont été analysés chimiquement et caractérisés par spectrométrie de masse, RMN 1 H et RMN 13 C. Les spectres UV, infrarouge et de fluorescence ont également été enregistrés. Toutes les données sont conformes au fait que les deux composés sont étroitement liés indolo[3,2-b] dérivés du carbazole. La preuve est présentée que le composé A (MW = 312) est le symétrique 6,12-diformylindolo[3,2-b]carbazole, et le composé B (PM = 284) est le 6-formylindolo[3,2- monosubstituéb]carbazole.

Conclusion: L'élucidation des structures des deux ligands du récepteur Ah de haute affinité 6,12-diformylindolo[3,2-b]carbazole et 6-formylindolo[3,2-bLe ]carbazole fournit la base nécessaire pour d'autres études mécanistiques de cet important groupe de composés et aidera à déterminer le rôle naturel du récepteur Ah.


Mécanismes des changements de fluorescence du tryptophane dans les protéines

La longueur d'onde de fluorescence du tryptophane est largement utilisée comme outil pour surveiller les changements dans les protéines et pour faire des inférences concernant la structure et la dynamique locales. Nous avons prédit les longueurs d'onde de fluorescence de 19 tryptophanes dans 16 protéines, en commençant par les structures cristallines et en utilisant une méthode hybride de mécanique quantique et de dynamique moléculaire classique en supposant que seules les interactions électrostatiques de la densité électronique du noyau tryptophane avec la protéine et le solvant environnant affectent la transition. énergie. Avec un seul paramètre réglable, la mise à l'échelle des charges atomiques de la mécanique quantique vue par l'environnement protéine/solvant, l'écart absolu moyen entre la longueur d'onde maximale de fluorescence prédite et observée est de 6 nm. La modélisation des interactions électrostatiques, y compris l'hydratation, dans les protéines est vitale pour comprendre la fonction et la structure, et cette étude permet d'évaluer l'efficacité des modèles électrostatiques actuels.


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