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3.4:

Conservation des domaines protéiques

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Molecular Biology
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Conservation of Protein Domains Over Different Proteins

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Un domaine de protéine est un section autonome d’une protéine capable de se replier de manière indépendante dans sa structure tridimentionnelle. Il existe des moyens limités de replier les domaines protéiques puisques certains arrangements tridimensionnels spécifiques des hélices alpha, des feuillets bêta et des boucles sont plus favorables sur le plan énergétique, que d’autres. Il y a des dizaines de milliers de protéines différentes.Mais il y a moins de 1500 domaines connus car des domaines similaires apparaissent dans de nombreuses protéines. Les protéines avec des séquences courtes d’acides aminés auront probablement un seul domaine. Néanmoins, la majorité des protéines contiennent plusieurs domaines avec des fonctions distinctes.Les multiples domaines d’une protéine travaillent ensemble pour lui permettre de remplir son rôle. Et souvent un domaine agit pour réguler la fonction d’un autre domaine. Par exemple, lorsqu’un ligand se lie au domaine de liaison du ligand d’un récepteur, cela peut déclencher l’amélioration de la fonction enzymatique du domaine catalytique.Les domaines protéiques ont évolué comme des modules pouvant être réarrangés pour créer de nouvelles protéines avec des fonctions uniques dans un processus appelé réarrangement de domaine. Ces unités se combinent dans des orientations différentes selon l’emplacement des extrémités N et C-terminale d’une chaîne d’acides aminés. Si le N-terminale et le C-terminale du domaine sont à proximité, la protéine deviendra une structure globulaire compacte, Alors que si les terminaisons N et C se trouvent aux extrémités opposées du domaine, la structure globale deviendra allongée et linéaire.SRC est une protéine contenant trois domaines protéiques distincts. Deux de ces domaines, appelés domaines d’homologie SRC SH2 et SH3, permettent aux protéines contenant ces domaines de se lier à des séquences spécifiques de chaînes d’acides aminés. Chacun de ces domaines est conservé entre différentes protéines.Le domaine SH2 se lie aux tyrosines phosphorylées et se trouve dans plus de 115 protéines différentes. Le domaine SH3 se lie aux séquences riches en proline et est trouvé 300 fois dans le génome humain. Ces domaines de protéines et autres sont des blocs de construction génétiques pour créer des protéines qui combinent plusieurs fonctions de manière unique.

3.4:

Conservation des domaines protéiques

Les domaines protéiques sont de petites unités structurellement indépendantes qui font partie d’une seule chaîne d’acides aminés. Bien que ces domaines soient souvent structurellement indépendants, ils peuvent s’appuyer sur des effets synergiques pour remplir leurs fonctions dans le cadre d’une protéine plus grande. Les domaines protéiques peuvent être conservés dans le même organisme, ainsi que dans différents organismes.

Un ensemble limité de domaines protéiques se dupliquent et se recombinent souvent au cours de l’évolution. Ces domaines peuvent être organisés en différentes combinaisons pour former des molécules fonctionnellement distinctes dans un processus connu sous le nom de réarrangement de domaines. La structure protéique tertiaire des protéines liées à l’évolution est souvent plus similaire que la séquence primaire d’acides aminés ; par conséquent, l’analyse de la structure tridimensionnelle d’un domaine protéique, en plus de sa séquence, est essentielle pour étudier la conservation du domaine protéique.

La famille de protéines Argonaute possède trois domaines essentiels conservés – PAZ, MID et PIWI. Ces protéines ont des modules de liaison hautement spécialisés qui s’associent à de petits composants d’ARN, notamment des microARN, des ARN interférents courts et des ARN interagissant avec Piwi, pour participer à la régulation du silençage génique. Ces petits ARN font taire la fonction des gènes uniquement lorsqu’ils s’associent aux protéines Argonaute. Le trait caractéristique du domaine PAZ est la poche de liaison pour l’extrémité 3’ des petits ARN. Le domaine PIWI, domaine qui présente une activité trancheuse, est structurellement similaire à la RNase H bactérienne, protéine responsable de l’hydrolyse de l’ARN dans un complexe ARN-ADN. Le domaine MID est présent entre le domaine PAZ et PIWI et possède une poche de liaison pour le groupe phosphate en 5’′ du petit ARN. L’un des motifs conservés dans ces domaines est le motif acide aspartique-acide aspartique-histidine (DDH) qui participe à la fonction catalytique.

Les protéines d’Argonaute sont conservées dans tous les organismes et ont plusieurs familles dans différents organismes allant de cinq chez  la drosophile, huit chez l’homme, dix chez l’arabidopsis, et vingt-sept chez C. elegans.

Suggested Reading

  1. Alberts, Bruce. Molecular Biology of the Cell. 6th ed. Garland Science, 2017.
  2. Khersonsky, Olga, and Sarel J. Fleishman. “Why Reinvent the Wheel? Building New Proteins Based on Ready-Made Parts.” Protein Science 25, no. 7 (2016): 1179–87. https://doi.org/10.1002/pro.2892.
  3. Bagowski, C. P., Bruins, W., & Te Velthuis, A. J. (2010). The nature of protein domain evolution: shaping the interaction network. Current genomics, 11(5), 368–376. https://doi.org/10.2174/138920210791616725
  4. Ender, C., & Meister, G. (2010). Argonaute proteins at a glance. Journal of cell science, 123(11), 1819-1823.
  5. Höck, J., & Meister, G. (2008). The Argonaute protein family. Genome biology, 9(2), 210. https://doi.org/10.1186/gb-2008-9-2-210