Structure des protéines
La structure d’une protéine est l’organisation spatiale adoptée par une ou plusieurs chaînes d’acides aminés. Elle résulte de la séquence, des interactions internes et de l’environnement moléculaire. Cette architecture conditionne les sites de liaison, la stabilité et les mouvements nécessaires aux fonctions de la protéine, sans réduire la fonction à une forme rigide unique.
Quatre niveaux d’organisation
La structure primaire correspond à l’ordre linéaire des acides aminés reliés par des liaisons peptidiques. La structure secondaire décrit des arrangements locaux du squelette de la chaîne, notamment les hélices alpha et les feuillets bêta, stabilisés en grande partie par des liaisons hydrogène. Les coudes, boucles et régions désordonnées font aussi partie de cette organisation locale.
La structure tertiaire est le repliement tridimensionnel global d’une chaîne polypeptidique. Elle dépend des interactions hydrophobes, ioniques et de van der Waals, des liaisons hydrogène et, dans certaines protéines, de ponts disulfure. Plusieurs chaînes repliées peuvent enfin s’associer en une structure quaternaire. Les sous-unités sont identiques ou différentes et leur assemblage peut être indispensable à l’activité.
Repliement, dynamique et milieu
La séquence contient une part essentielle de l’information de repliement, mais la cellule intervient par son milieu physicochimique, ses protéines chaperonnes et ses mécanismes de contrôle de qualité. Certaines protéines comportent des régions intrinsèquement désordonnées qui acquièrent une organisation au contact d’un partenaire. D’autres alternent entre plusieurs conformations fonctionnelles.
La température, le pH, les solvants ou une mutation peuvent déstabiliser les interactions qui maintiennent la structure. Une dénaturation altère les niveaux secondaire, tertiaire ou quaternaire sans rompre nécessairement la séquence primaire. Elle peut être réversible ou conduire à l’agrégation.
Détermination expérimentale
La cristallographie aux rayons X, la résonance magnétique nucléaire et la cryomicroscopie électronique fournissent des structures expérimentales à des résolutions variables. Les modèles calculés complètent ces données, mais leur confiance n’est pas uniforme pour toutes les régions ni pour tous les assemblages. Une structure représente souvent un état parmi un ensemble dynamique de conformations.