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10.1 • Méthode « statistique empirique »
Intéine = segment interne d’une protéine, retiré post-traductionnellement par un
processus d’épissage, suivi de la ligation des deux fragments externes (les
extéines) par une véritable liaison peptidique.
Ensuite, si les agents dénaturants sont suffisamment dilués, la protéine est capable
de se renaturer (de réacquérir une structure biologiquement active) indiquant que la
même structure 3D initiale a été obtenue. Cela prouve, au moins dans certains cas favorables, que, dans un solvant donné, l’information nécessaire à l’acquisition de la structure 3D est contenue dans la séquence. Le mécanisme par lequel ce repliement est
obtenu de manière déterministe dans
s à 48 h) est
un temps assez court (de quelques
encore mal connu.
La protéine n’a pas le temps matériel d’explorer toutes les conformations possibles pour adopter in fine la conformation d’énergie la plus basse.
Paradoxe de Levinthal
Un simple calcul le démontre aisément. En discrétisant les degrés de liberté au
niveau de la chaîne principale à environ 10 par acide aminé, une petite protéine de
100 acides aminés pourra adopter 10
100
conformations. En réduisant encore de
manière très simplificatrice la description des structures possibles à plus que
deux conformations par acide aminé (exemple hélice ou non hélice), le nombre de
conformations possibles tombe à 2
100
soit ~10
30
. Sachant que les chimistes mesurent un temps de changement de conformation (par exemple, le temps de rotation
d’un angle dièdre) voisin de 10 –13 s, la durée d’exploration est égale à 10 17 s soit
3 milliards d’années, temps absolument incompatible avec celui observé dans
l’expérimentation d’Anfinsen.
Le paradoxe de Levinthal explique que la structure 3D d’une protéine ne soit pas
prédictible d’après la séquence bien que celle-ci contienne l’information nécessaire.
Cela implique aussi que le repliement des protéines est un phénomène facilité (on parle
en biochimie de coopérativité) et qu’il suit un (en fait plusieurs) chemins privilégiés
constituant un « paysage énergétique ». On peut assimiler ces phénomènes de repliement à une balle qui doit atteindre le fond du trou d’un terrain de golf. Un repliement
idéal revient à faire se déplacer la balle dans un entonnoir lisse qui conduit au trou
final sans perte de temps. À chaque déplacement de la balle, le mouvement s’accélère
dans la bonne direction (facilitation). Une recherche complètement aléatoire correspond à un terrain plat avec le trou au milieu. Dans ce cas, seule une exploration aléatoire de toutes les possibilités garantit de trouver le trou.
Le nombre d’atomes dans l’univers est estimé à environ ~10 80 .
Un angle dièdre se définit à partir de quatre atomes comme l’angle que font les
deux plans consécutifs ayant une arête commune.
Angle dièdre
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10.1 • Méthode « statistique empirique »
Intéine = segment interne d’une protéine, retiré post-traductionnellement par un
processus d’épissage, suivi de la ligation des deux fragments externes (les
extéines) par une véritable liaison peptidique.
Ensuite, si les agents dénaturants sont suffisamment dilués, la protéine est capable
de se renaturer (de réacquérir une structure biologiquement active) indiquant que la
même structure 3D initiale a été obtenue. Cela prouve, au moins dans certains cas favorables, que, dans un solvant donné, l’information nécessaire à l’acquisition de la structure 3D est contenue dans la séquence. Le mécanisme par lequel ce repliement est
obtenu de manière déterministe dans
s à 48 h) est
un temps assez court (de quelques
encore mal connu.
La protéine n’a pas le temps matériel d’explorer toutes les conformations possibles pour adopter in fine la conformation d’énergie la plus basse.
Paradoxe de Levinthal
Un simple calcul le démontre aisément. En discrétisant les degrés de liberté au
niveau de la chaîne principale à environ 10 par acide aminé, une petite protéine de
100 acides aminés pourra adopter 10
100
conformations. En réduisant encore de
manière très simplificatrice la description des structures possibles à plus que
deux conformations par acide aminé (exemple hélice ou non hélice), le nombre de
conformations possibles tombe à 2
100
soit ~10
30
. Sachant que les chimistes mesurent un temps de changement de conformation (par exemple, le temps de rotation
d’un angle dièdre) voisin de 10 –13 s, la durée d’exploration est égale à 10 17 s soit
3 milliards d’années, temps absolument incompatible avec celui observé dans
l’expérimentation d’Anfinsen.
Le paradoxe de Levinthal explique que la structure 3D d’une protéine ne soit pas
prédictible d’après la séquence bien que celle-ci contienne l’information nécessaire.
Cela implique aussi que le repliement des protéines est un phénomène facilité (on parle
en biochimie de coopérativité) et qu’il suit un (en fait plusieurs) chemins privilégiés
constituant un « paysage énergétique ». On peut assimiler ces phénomènes de repliement à une balle qui doit atteindre le fond du trou d’un terrain de golf. Un repliement
idéal revient à faire se déplacer la balle dans un entonnoir lisse qui conduit au trou
final sans perte de temps. À chaque déplacement de la balle, le mouvement s’accélère
dans la bonne direction (facilitation). Une recherche complètement aléatoire correspond à un terrain plat avec le trou au milieu. Dans ce cas, seule une exploration aléatoire de toutes les possibilités garantit de trouver le trou.
Le nombre d’atomes dans l’univers est estimé à environ ~10 80 .
Un angle dièdre se définit à partir de quatre atomes comme l’angle que font les
deux plans consécutifs ayant une arête commune.
Angle dièdre