Protéines intrinsèquement désordonnées

Les protéines intrinsèquement désordonnées ou intrinsèquement non structurées sont des protéines qui manquent de structure 3D. Cette absence de structure 3D leur confère une plasticité importante qui est à l'origine de leur importance dans les phénomènes biologiques. Une protéine peut-être complètement désordonnée mais le cas le plus courant est qu'une partie plus ou moins longue de celle-ci soit désordonnée (ex.  : 40 aa). Ces protéines ne sont totalement pas anecdotiques puisque plus de 50 % des protéines des Eukaryota et plus de 70 % des protéines de signal de nos cellules possèdent ce type de séquences. ^[1] La totalité des protéines intrinsèquement désordonnées connues à ce jour sont reprises dans une base de données nommée Disprot^[2].

Le paradigme structure fonction

Il y a peu de temps, le monde scientifique pensait toujours qu'une séquence en acides aminés impliquait une structure 3D directement liée à la fonction de la protéine. Cette structure 3D serait liée à un minimum énergétique (énergie libre de Gibbs) et les protéines oscilleraient autour de cette position grâce à leur énergie thermique. Les protéines pourraient perdre cette structure 3D dans certaines conditions spécifiques (pH, température élevées... ) ce qui conduirait) à la perte de leur fonction biologique. Les protéines intrinsèquement désordonnées s'opposent à ce paradigme puisque celles-ci ne possèdent pas de minimum en termes d'énergie libre de Gibbs ce qui leur donne une structure aléatoire. L'absence de structure 3D ne forme en aucun cas une perte de fonctions biologiques puisque les protéines désordonnées sont précisément celles qui exécutent le plus grand nombre d'interactions parmi l'ensemble des protéines présentes dans les cellules.

Fonctions^[3]

Ces protéines sont impliquées dans :

• La reconnaissance moléculaire; du fait de leur absence de structure 3D fixe, les protéines désordonnées possèdent une plasticité important qui leur permet d'interagir avec la plupart de protéines. Elles jouent par conséquent fréquemment le rôle de "protéines hub" au sein de l'interactome.
• L'assemblage/ le désassemblage; les protéines désordonnées ne cristallisent que particulièrement difficilement voir absolument pas. Leur structure 3D est par conséquent complexe à caractériser par des méthodes conventionnelles.
• Les chaines entropiques; ce sont des chaines qui ont une forme modifiable, elles permettent par conséquent de relier 2 domaines fonctionnels d'une même protéine ou de protéines différentes.
• La modification de protéines; les régions intrinsèquement désordonnées sont fréquemment la cible de protéases ou de protéines de modification (phosphorylation, méthilation, glucosilation... )

Prédictions à partir de la séquence en acides aminés

Il est envisageable de prédire les régions désordonnées d'une protéine à partir de sa séquence en acides aminés. Des prédicteurs existent et se basent soit directement sur la séquence en acide aminé (acides aminés promoteurs de désordre ou d'ordre), soit sur la charge et l'hydrophobicité de chaque acide aminé, soit sur les structures secondaires. Ces prédictions permettent d'éviter de perdre son temps à faire cristalliser des protéines qui ne cristalliseront de toute manière pas. Elles permettent en particulier de mieux comprendre le fonctionnement des protéines de nos cellules.

Notes et références

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