Relation structure - fonction des protéines

La bactérie anaérobie hautement pathogène, Clostridium perfringens, sécrète une enzyme qui hydrolyse la liaison peptidique suivante :

X - Gly - Pro - Y ---> X-COO^- + ³⁺HN-Gly - Pro - Y

a. Comment la sécrétion de cette enzyme contribue-t-elle au caractère invasif de cette bactérie dans les tissus humains ?

b. Pourquoi cette enzyme n'affecte-t-elle pas la bactérie elle-même ?

a. La protéine dont la liaison peptidique est hydrolysée est le collagène.

• c'est la protéine majeure de la plupart des tissus conjonctifs

• c'est la protéine prépondérante chez les vertébrés (30% des protéines totales des Mammifères : peau, os, tendons, vaisseaux sanguins)

Le collagène est formé de 3 chaînes polypeptidiques hélicoïdales gauches torsadées l'une autour de l'autre en une superhélice de pas droit.

Ces hélices ne sont pas comparables aux hélices α, incompatibles avec la présence d'une proline.

Source : Protein Data Bank

Visualisation du collagène humain à une résolution de 2 Å

Code PDB : 1BKV

Les 3 chaînes (A, B et C) sont colorées.

Cliquer sur les acides aminés puis sur le bouton "batonnets" ou le bouton "sphères".

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En effet, la proline est un acide α-iminé (groupe aminé secondaire).

Sa chaîne latérale est liée à la fois au groupe α-carboxyle et au groupe α-aminé.

La figure ci-contre représente la séquence des 139 premiers résidus d'une chaîne de collagène de peau de rat.

Le collagène est caractérisé par le motif : Gly - X - Y - Gly

Source : "Principes de Biochimie" Horton et al. (1994) Ed. DeBoeck Universités

En conséquence, chacune des chaînes portent une glycine tous les 3 résidus (30% des résidus). En effet, la petite chaîne latérale (H) peut s'insinuer dans les espaces interhélicaux.

Le résidu X est souvent Pro (en rose) et le résidu Y souvent la 4-hydroxyproline ou Hyp (en bleu).

Pro et Hyp représentent 25% des résidus.

Figure ci-contre : formation de la 4-hydroxyproline. Il s'agit de l'hydroxylation de résidus proline par la prolyl-hydroxylase.

L'un des 2 atomes de l'oxygène (préalablement activé) s'attache à la proline, l'autre est incorporé au succinate lors de la décarboxylation de l'α-cétoglutarate.

L'ascorbate (forme ionisée de la vitamine C) sert d'agent réducteur. Cette modification est post-traductionnelle.

On trouve également des hydroxylysines dans certaines protéines.

b. L'enzyme sécrétée est donc une collagénase.

Les bactéries étant dépourvues de collagène, elles ne sont donc pas affectées par cette enzyme.