Chapitre 4 Acides amines 1 . Acides aminés des protéines A. Propriétés générales B. Liaisons peptidiques C. Classification et caractéristiques D. propriétés acido-basiques E. Notes sur la nomenclature 2. Activité optique A. Classification empirique B. Configuration absolue autour d’un centre asymétrique C. Chiralité et bioch- 2. Acides aminés « no A. Dérivés d’acides a protéines B. Rôles particuliers 1 ACIDES AMINES DES PROTÉINES Toutes les protéines sont formées de 20 acides aminés « standard ».
Ces substances sont des a-aminoacides, car, a l’exception de la proline, ils présentent un groupe amine rimaire et un groupe acide carboxylique substitués sur le même atome de carbone pK1 et pK2 correspondent respectivement à l’ionisation des groupes a-carboxylate et a-aminé; PKR correspond aux groupes de chaînes latérales ayant des propriétés acidobasiques. Les valeurs de pK1 sont proches de 22 tandis que tous les groupes a-aminés ont des valeurs de PK respectivement dipeptides, tripeptides, oligopeptides ou polypeptides Les protéines sont des molécules constituées de une ou plusieurs chaînes polypeptidiques.
La taille va de —40 à plus de 4000 résidus dacide aminé, mais il y en a peu de plus de 2000 résidus. Sachant que la masse moyenne d’un acide aminé est —115 Da, les polypeptides ont des masses moléculaires entre -4 et 200 kDa Pour une molécule de protéine relativement petite de 100 résidus, il exlste 201 00 posslbilités pour chaque résidu d’acide aminé de la chaîne polypeptidique 20100 x 10130 chaînes polypeptidiques différentes, un nombre nettement supérieur au nombre d’atomes dans notre univers (9 x 1078).
En réalité on ne trouve dans la nature qu’une infime fraction du nombre de protéines possibles. Néanmoins, les différents organismes sur Terre synthétisent à eux tous un nombre considérable de rotéines différentes dont les caractéristiques physico-chimiques sont très diverses On considère les polarités des chaînes latérales (groupes R) des acides aminés. II y a 3 types principaux d’acides aminés: (1) à groupes R non polaires, (2) à groupes R polaires non chargés, et (3) à groupes polaires chargés a.
Les chaînes latérales d’acides aminés non polaires (9) La glycine a la chaîne latérale la plus petite possible, un hydrogène. L’alanine, la valine, la leucine et l’isoleucine ont des chaînes latérales hydrocarbonées La phenylalanine et le tryptophane ont des chaînes atérales aromatiques qui se caractérisent par un encombrement stérique b. Les chaînes latérales polaires non chargées (6) La sérine et la thréonine portent des groupes hydroxyle. L’asparagine et la glutamine ont des chaînes latérales portant un groupe amide.
La tyrosine, avec son groupe phenyl hydroxylé, avec les autres acides aminés aromatiques (Phe, Trp), est responsable de l’absorption en UV et de la fluorescence des protéines. La cystéine a un groupe thiol libre, ce qui permet souvent de former un pont disulfure avec un autre résidu cystéine après oxydation de leurs groupes thiols Formation dun pont disulfure entre deux cystéines après oxydation de leurs groupes thiols c. Les chaînes latérales polaires chargées (5) Les acides aminés basiques sont chargé positivement à pH physiologique: ce sont la lysine, l’arginine et l’histidine.
Sur les 20 acides aminés, seule l’histidine, dont le PKR 6, s’ionise dans une zone de pH physiologique. A pH 6, la chaîne latérale n’est que chargée et l’histidine est neutre pour les pH physiologiques plus élevés. L’acide aspartique et l’acide glutamique sont chargés négativement pour des pH > 3. L’asparagine et la glutamine sant respectivement les amides e et du oint isoélectrique, pl pKi et pKj sont pour les 2 étapes d’ionisation qui font intervenir la forme neutre a.
Les protéines ont des courbes de titration complexes Les courbes de titration des polypeptides et des protéines, par exemple la ribonucléase A à droite, donnent rarement des indications des PK individuels en raison du grand nombre de groupements ionisables présents. De plus, la structure covalente et tridimensionnelle d’une protéine peur modifier le PK de chaque groupe ionisable de plusieurs unités de pH par rapport aux acides aminés seuls en solution aqueuses Les abréviations en trois et en une lettre des 20 cides aminés sont données dans les Tableaux précédents.
Le code des symboles en une lettre est utilisé pour comparer les sé uences en acides aminés de plusieurs protéi les par substituents différents. Les atomes centraux sont appelés centres asymétriques ou centres chiraux et ces molécules ont la propriété de chiralité (cheir main) Les molécules non superposables à leur image en miroir sont des enantiomères avec les mêmes propriétes physiques et chimiques a. La convention de Fischer (Emil Fischer 1891) Dans ce système, la configuration des groupes autour d’un centre asymétrique est reliée au centre hiral de la glycéraldéhyde.
Les stéréo-isomères (+) et (-) [dextrogyres et évogyres] sont désignés respectivement par D-glycéraldéhyde et L-glycéraldéhyde Tous les a-aminoacides protéiques ont la configuration stéréo-chimique L La configuration absolue des résidus de L-a-aminoacides peut être facilement retrouvée grace au procédé mnémotechnique « CORN » En regardant le Ca depuis son atome d’hydrogène, ses autres substituants se lisent CO-R-N dans le sens horaire pour un L-a-aminoacide: b.
Les diastéréo-isomères ont des propriétés physiques et chimiques différentes Une molécule peut avoir plusieurs centres symétriques. une molécule à n centres chiraux possède 2n stéréo-isomères différents possibles. Des stéréo-isomères qui ne sont pas des énantiom t des liés qui ont un nombre atomique plus grand précèdent les atomes ayant un nombre atomique plus petit On désigne la priorité des groupes par les lettres En regardant le Ca depuis son atome Z ? priorité la plus faible.
Si l’ordre W X est dans le sens anti-horaire, le carbone chiral est dit « S » (sinister — gauche). Si l’ordre X est dans le sens des aiguilles d’une montre, la configuration est dite « R » (rectus = droite) Formule structurale de la L-alanine et sa eprésentation dans le système (RS) qui montre que c’est la (S)-alanine Les diastéréo-isomères de la thréonine et de l’isoleucine en projection de Newman tels qu’on les trouve dans des protéines Deux hydrogènes chimiquement identiques sur un centre chiral potentiel sont géométriquement distincts et appelés prochiraux C.
Chiralité en biochimie La synthèse chimique de molécules chirales conduit à des mélanges racémiques (quantités égales de chaque énantiomère) Cependant, des réactions sont stéréospécifiques Cependant, des réactions biochimiques sont stéréospécifiques
