94 première partie La chimie de la vie
aux rayons X. Depuis, cette méthode a permis de déterminer la structure de nombreuses autres protéines, par exemple
celle de l’ARN polymérase, réalisée par Robert Kornberg et ses
collègues de la Stanford University, une enzyme qui joue un
rôle particulièrement important dans l’expression des gènes
(figure 5.24). Parmi les autres méthodes d’analyse, mentionnons la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire
(RMN), une technique qui ne nécessite pas la cristallisation
d’une protéine, de même que la bio-informatique (voir le
chapitre 1), une approche toute nouvelle qui permet de prédire la structure tridimensionnelle des polypeptides à partir
de la séquence de leurs acides aminés. La cristallographie par
diffraction aux rayons X, la spectroscopie par RMN et la bioinformatique constituent des approches complémentaires à la
compréhension de la structure et de la fonction des protéines.
retour sur le ConCept 5.4
1. Pourquoi une protéine dénaturée ne fonctionne-t-elle
plus normalement ?
2. Quelles parties d’une chaîne polypeptidique participent aux liaisons contribuant à fixer la structure
secondaire ? La structure tertiaire ?
3.
et sI ?
À quel endroit devrait-on s’attendre à
trouver une section d’un polypeptide riche en acides
aminés valine, leucine et isoleucine dans le polypeptide replié ? Expliquez votre réponse.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
5.5
Les acides nucléiques emmagasinent
et transmettent l’information génétique,
et contribuent à son expression
Nous avons vu que la structure primaire des polypeptides
détermine la forme d’une protéine, mais qu’est-ce qui détermine la structure primaire ? En fait, la séquence d’acides aminés est programmée par une unité d’information génétique
appelée gène. Les gènes se composent d’ADN, appartenant
à la classe de composés appelés acides nucléiques. Les acides
nucléiques sont des polymères composés de monomères
appelés nucléotides.
Les rôles des acides nucléiques
Les deux types d’acides nucléiques, l’acide désoxyribonucléique (ADN) et l’acide ribonucléique (ARN), permettent
aux organismes de reproduire leurs composantes complexes
d’une génération à l’autre. Unique en son genre, l’ADN fournit
les directives de sa propre réplication. Il dirige également la
synthèse de l’ARN et, ce faisant, il contrôle la synthèse des
protéines (figure 5.25).
L’ADN constitue le matériel génétique que les parents
lèguent à leur progéniture. Chaque chromosome contient
une longue molécule d’ADN qui porte habituellement des
centaines ou plus de gènes. Lorsqu’une cellule se reproduit en
se divisant, ses molécules d’ADN sont copiées et transmises à la
génération suivante. Les instructions qui programment toutes
les activités de la cellule sont encodées dans la structure de
inveStigation
. Figure 5.24
Qu’est-ce que la structure tridimensionnelle
de l’enzyme arn polymérase ii nous révèle
sur sa fonction ?
eXpérIenCe En 2006, Robert Kornberg obtient le prix Nobel de chimie
pour l’utilisation de la cristallographie par diffraction aux rayons X dans
la détermination de la structure tridimensionnelle de l’ARN polymérase II,
une enzyme qui se lie à la double hélice de l’ADN et synthétise l’ARN.
Après avoir cristallisé un complexe des trois composants, Kornberg et ses
collègues ont dirigé un faisceau de rayons X à travers le cristal. Les atomes
du cristal ont diffracté (dévié) les rayons X selon une disposition ordonnée
qu’un détecteur numérique a enregistrée sous forme d’un ensemble de
points appelé figure de diffraction des rayons X.
Rayons X
déviés
Détecteur
numérique
Figure de diffraction
des rayons X
Cristal
Faisceau de
rayons X
Source de
rayons X
résultats À l’aide des données provenant des différentes figures de
diffraction des rayons X, ainsi que de la séquence des acides aminés
déterminée par des méthodes chimiques, Kornberg et ses collègues
ont élaboré un modèle informatique tridimensionnel du complexe avec
l’aide d’un logiciel.
ARN
ARN
polymérase II
ADN
ConClusIon En analysant leur modèle, les chercheurs ont formulé
une hypothèse concernant les fonctions de différentes sections de l’ARN
polymérase II. Par exemple, la section au-dessus de l’ADN pourrait agir
comme une pince qui maintient les acides nucléiques en place. (Vous
étudierez en détail cette enzyme au chapitre 17.)
sourCe A. L. Gnatt et al., Structural basis of transcription : an RNA polymerase II elongation complex at 3.3 Å, Science 292 :1876-1882 (2001).
et sI ?
Si vous étiez un des auteurs de la publication et que vous
vouliez décrire le modèle, à quel type de structure de protéine feriezvous appel pour qualifier les petites spirales du polypeptide dans l’ARN
polymérase II ?
aux rayons X. Depuis, cette méthode a permis de déterminer la structure de nombreuses autres protéines, par exemple
celle de l’ARN polymérase, réalisée par Robert Kornberg et ses
collègues de la Stanford University, une enzyme qui joue un
rôle particulièrement important dans l’expression des gènes
(figure 5.24). Parmi les autres méthodes d’analyse, mentionnons la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire
(RMN), une technique qui ne nécessite pas la cristallisation
d’une protéine, de même que la bio-informatique (voir le
chapitre 1), une approche toute nouvelle qui permet de prédire la structure tridimensionnelle des polypeptides à partir
de la séquence de leurs acides aminés. La cristallographie par
diffraction aux rayons X, la spectroscopie par RMN et la bioinformatique constituent des approches complémentaires à la
compréhension de la structure et de la fonction des protéines.
retour sur le ConCept 5.4
1. Pourquoi une protéine dénaturée ne fonctionne-t-elle
plus normalement ?
2. Quelles parties d’une chaîne polypeptidique participent aux liaisons contribuant à fixer la structure
secondaire ? La structure tertiaire ?
3.
et sI ?
À quel endroit devrait-on s’attendre à
trouver une section d’un polypeptide riche en acides
aminés valine, leucine et isoleucine dans le polypeptide replié ? Expliquez votre réponse.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
5.5
Les acides nucléiques emmagasinent
et transmettent l’information génétique,
et contribuent à son expression
Nous avons vu que la structure primaire des polypeptides
détermine la forme d’une protéine, mais qu’est-ce qui détermine la structure primaire ? En fait, la séquence d’acides aminés est programmée par une unité d’information génétique
appelée gène. Les gènes se composent d’ADN, appartenant
à la classe de composés appelés acides nucléiques. Les acides
nucléiques sont des polymères composés de monomères
appelés nucléotides.
Les rôles des acides nucléiques
Les deux types d’acides nucléiques, l’acide désoxyribonucléique (ADN) et l’acide ribonucléique (ARN), permettent
aux organismes de reproduire leurs composantes complexes
d’une génération à l’autre. Unique en son genre, l’ADN fournit
les directives de sa propre réplication. Il dirige également la
synthèse de l’ARN et, ce faisant, il contrôle la synthèse des
protéines (figure 5.25).
L’ADN constitue le matériel génétique que les parents
lèguent à leur progéniture. Chaque chromosome contient
une longue molécule d’ADN qui porte habituellement des
centaines ou plus de gènes. Lorsqu’une cellule se reproduit en
se divisant, ses molécules d’ADN sont copiées et transmises à la
génération suivante. Les instructions qui programment toutes
les activités de la cellule sont encodées dans la structure de
inveStigation
. Figure 5.24
Qu’est-ce que la structure tridimensionnelle
de l’enzyme arn polymérase ii nous révèle
sur sa fonction ?
eXpérIenCe En 2006, Robert Kornberg obtient le prix Nobel de chimie
pour l’utilisation de la cristallographie par diffraction aux rayons X dans
la détermination de la structure tridimensionnelle de l’ARN polymérase II,
une enzyme qui se lie à la double hélice de l’ADN et synthétise l’ARN.
Après avoir cristallisé un complexe des trois composants, Kornberg et ses
collègues ont dirigé un faisceau de rayons X à travers le cristal. Les atomes
du cristal ont diffracté (dévié) les rayons X selon une disposition ordonnée
qu’un détecteur numérique a enregistrée sous forme d’un ensemble de
points appelé figure de diffraction des rayons X.
Rayons X
déviés
Détecteur
numérique
Figure de diffraction
des rayons X
Cristal
Faisceau de
rayons X
Source de
rayons X
résultats À l’aide des données provenant des différentes figures de
diffraction des rayons X, ainsi que de la séquence des acides aminés
déterminée par des méthodes chimiques, Kornberg et ses collègues
ont élaboré un modèle informatique tridimensionnel du complexe avec
l’aide d’un logiciel.
ARN
ARN
polymérase II
ADN
ConClusIon En analysant leur modèle, les chercheurs ont formulé
une hypothèse concernant les fonctions de différentes sections de l’ARN
polymérase II. Par exemple, la section au-dessus de l’ADN pourrait agir
comme une pince qui maintient les acides nucléiques en place. (Vous
étudierez en détail cette enzyme au chapitre 17.)
sourCe A. L. Gnatt et al., Structural basis of transcription : an RNA polymerase II elongation complex at 3.3 Å, Science 292 :1876-1882 (2001).
et sI ?
Si vous étiez un des auteurs de la publication et que vous
vouliez décrire le modèle, à quel type de structure de protéine feriezvous appel pour qualifier les petites spirales du polypeptide dans l’ARN
polymérase II ?