Éprouver le lien entre structure, séquence et fonction d'une protéine

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1 Éprouver le lien entre structure, séquence et fonction d'une protéine

1.1 Encore en cours de rédaction !

2 Procédure

  • Choisir une protéine et aligner les séquences pour plusieurs espèces et aligner les protéines selon ce scénario Preuve de l'évolution par la comparaison de protéines chez différentes espèces
  • Chercher la protéine p. ex. CFTR sur le site UniProt?, on peut aligner la séquence d'acide aminées et la comparer entre différentes espèces animales (ici l'humaine, la souris, le rat, le chien, un cochon d'Asie et le lapin).
  • Cocher "Similarity" puis "Hydrophobic" puis "Transmembrane"
2.1 Interprétations possibles
  • Certaines portions de la séquence sont identiques (en gris foncé) pour toutes les espèces, ce qui pourrait vouloir dire dire qu'une mutation sur ces endroits de la séquence de la protéine ne permettrait pas la formation d'une protéine fonctionnelle et on ne pourrait donc pas voir de protéines comportant une mutations à ces endroits. Il est aussi fort probable que ces portions identiques de la séquence soient le site actif de la protéine, et qu'une mutation rendrait donc la protéine inactive.

De plus, on observe également que les portions de la séquence d'acide aminées qui sont hydrophobes sont presque toutes identiques pour tous les espèces. Cela s'explique par le fait que la protéine est une protéine de transport trans-membranaire du chlore. S'il y a des mutations sur les portions de la séquence qui sont hydrophobes, et donc que la structure de ces portions ne traverse plus la membrane, il est probable que la protéine ne soit plus efficace du fait que sa fonction de transport trans-membranaire ne puisse plus être remplie.

2.2 Comparaison avec la structure 3D imprimée : Quels liens peut-on explorerentre la forme de l’hormone, l’anticorps, ... et leur fonction ?
Cftr-3d-printed.jpg

La forme détermine-t-elle seule la fonction : indiquez d'autres paramètres qui peuvent déterminer la liaison de cette protéine avec d'autres (quelles limites au modèle clé-serrure) ?

Essayez de déterminer comment la forme d’un anticorps Ig détermine (en partie) sa fonction en examinant spécialement les zones conservées dans un alignement pour les protéines suivantes (cf scénario pour produire un alignement ici). Puis essayez d'autres protéines

  • Anticorps Immunoglobuline g  : RCSB: 1igy)
  • Hormone insuline RCSB : 1BEN
  • Idem pour l’histone RCSB : 3A6N
  • Idem pour la rhodopsine 4ZWJ
  • Autres protéines : cf. par exemple dans la liste https://tinyurl.com/litsprot
  • Quelles parties de la protéine pourraient – à votre avis - changer un peu suite à une mutation sans gravement mettre en cause son fonctionnement ?

Pour quelles autres zones de la protéine, un changement risque-t-il de nuire au fonctionnement de la protéine finalement de réduire la fécondité de l'individu qui porterait ce variant  ?

  • Activez les zones transmembrane pour CFTR, les zones DNA-binding pour l'Histone (cf. scénariocio-dessus)
CFTR detailed structure.png

Discuter ici comment la forme peut être liée à la fonction dans le cas de CFTR (canal ionique visible, parties transmembranaires de structure secondaire typique, etc.)

3 Ce qu'on peut obtenir : p. ex, synthèse par un élève des résultats avec une classe

Exemple produit par des élèves en 4 OS pour CFTR (cocher "similarity" puis "hydrophobic") selon scénario ci-dessus

Si on cherche la protéine CFTR sur le site UniProt, on peut aligner la séquence d'acide aminées et la comparer entre différentes espèces animales (ici l'humaine, la souris, le rat, le chien, un cochon d'Asie et le lapin). Certaines portions de la séquence sont identiques (en gris foncé) pour toutes les espèces, ce qui pourrait vouloir dire dire qu'une mutation sur ces endroits de la séquence de la protéine ne permettrait pas la formation d'une protéine fonctionnelle et on ne pourrait donc pas voir de protéines comportant une mutations à ces endroits. Il est aussi fort probable que ces portions identiques de la séquence soient le site actif de la protéine, et qu'une mutation rendrait donc la protéine inactive.

De plus, on observe également que les portions de la séquence d'acide aminées qui sont hydrophobes sont presque toutes identiques pour tous les espèces. Cela s'explique par le fait que la protéine est une protéine de transport trans-membranaire du chlore. S'il y a des mutations sur les portions de la séquence qui sont hydrophobes, et donc que la structure de ces portions ne traverse plus la membrane, il est probable que la protéine ne soit plus efficace du fait que sa fonction de transport trans-membranaire ne puisse plus être remplie.

4 Scénarios pédagogiques où il peut s'intégrer

4.1 Références

Scénario établi en partie sur la base des indications scientifiques de M.-C. Blatter du SIB

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