VISUALISATION TRIDIMENSIONNELLE DES MOLECULES A L'AIDE DE RasTop

ENSEIGNEMENT DE BIOCHIMIE RELATIF A LA PARTIE ENZYMOLOGIE APPROFONDIE (M. BAAZIZ)
FACULTE DES SCIENCES -SEMLALIA, UNIVERSITE CADI AYYAD, MARRAKECH, MAROC.
Site Web: http://takween.com, E.mail: baaziz@ucam.ac.ma

Ce projet d'étude de la relation Structure-Fonction des molécules est consacré à un exemple de transaminases, l'Aspartate aminatransférase ou glutamate oxaloacétate transaminase (GOT) sous sa forme complexée au Glutarate (fichier 1CZC, disponible sur le répertoire 'Proteines data' de ce CD).

Chaque étudiant choisira la protéine qu'il désire étudier à l'aide du programme RasMol. En exploitant les connaissances de base sur la protéine, l'étudiant préparera un compte-rendu de 4-5 pages décrivant en détail la structure de la molécule. Un index contenant au moins 3-6 images RasMol peut être joint au compte-rendu. Joindre au compte-rendu une copie des informations de base sur la molécule sujet d'étude ainsi que des références bibliographiques. Les images peuvent être fourni sous format zip et envoyées par E-mail à votre Professeur.
Le compte-rendu doit fournir les informations suivantes:1/ Information de base sur la protéine (fonction de la protéine, son rôle, lieux de synthèse et lieu d'activité,...). 2/ structure de la protéine (nombre de sous-unités, structure secondaire,...).
3/ interactions moléculaires importantes dans la fonction de la protéine (images RasTop à l'appui). Les interactions concernent, entre autres, les liaisons hydrogène et électrostatique et les interactions hydrophobes.

Quelques informations sur les transaminases.

Les aminotransférases (transaminases) sont des enzymes qui jouent un rôle essentiel dans le métabolisme des acides aminés.
L'Aspartate aminotransférases peut servir de modèle pour les transaminases. Elle catalyse la réaction Aspartate + 2-Oxoglutarate ----> Oxaloacétate + Glutamate. La fonction de l'enzyme dépend d'un coenzyme intimement lié à la protéine et se trouvant sous deux formes; le Pyridoxal-5'-Phosphate (PLP) et le Pyridoxamine-5'-Phosphate (PMP). Le PLP a une fonction aldéhyde qui est remplacée par une fonction amine primaire dans le PMP. Le coenzyme est présenté sous ses deux formes libres avec une forme PLP liée à une chaîne latérale de lysine appartenant à l'enzyme. Dans ce dernier cas, la liaison entrainant le départ d'une molécule d'eau donne naissance à une base de Schiff. Le coenzyme se présente fréqemment sous sa forme liée.
Le cycle catalytique est le suivant:
L-Aspartate+Enzyme<----->Oxaloacétate+Enzyme,PMP
Enzyme,PMP+2-Oxoglutarate<---->L-Glutamate+Enzyme,PLP

Le mécanisme de catalyse procède par 2 demi-réactions. Les substrats et produits se fixent un seul à la fois sur le site actif de l'enzyme.
L'aspartate aminotransférase cytosolique est un dimère constitué de 2 sous-unités identiques ((2 x 45 Kd) renfermant chacune un site actif avec une molécule de PLP liée à Lys258. L'activité enzymatique est tributaire de la contribution des deux sous-unités. Une sous-unité seule n'est pas active. Chaque site actif nécessite la collaboration des deux sous-unités à travers Arg386 sur l'une et Arg292 sur l'autre. En s'insérant entre les deux Arginines, le substrat entraîne le rapprochement des deux sous-unités et déclenche un remaniement étendu qui affecte les extrémités C-terminales et les boucles mobiles. Le PLP se trouve à l'articulation de deux domaines qui bougent l'un par rapport à l'autre.

Etant attaché à l'enzyme avec une liaison covalente, Le PLP est difficile à éliminer de l'apoenzyme. A pH supérieur à 7,0 le PLP donne une coloration jaune citron à la solution enzymatique. Néanmoins, si on réalise une dialyse de l'enzyme après l'avoir incubée en présence de L-aspartate ou L-glutamate, l'enzyme perd son coenzyme sous forme de PMP libre.

Cette libération peut être repéréé en suivant le virage de la coloration de la solution enzymatique du jaune citron à l'incolore. Ceci provient du fait que l'enzyme n'a pu catalyser q'une demi-réaction. L'acide aminé ajouté à une molarité supérieure à celle de l'enzyme fait déplacer l'équilibre, entièrement, vers la conversion total du PLP en PMP

1CZC
Title: Aspartate Aminotransferase Mutant Atb17/139S/142N With Glutaric Acid
Compound: Mol_Id: 1; Molecule: Aspartate Aminotransferase; Chain: A; Synonym: Aspat; Ec: 2.6.1.1; Engineered: Yes; Mutation: Yes
Authors: A. Okamoto, S. Oue, T. Yano, H. Kagamiyama
Exp. Method: X-ray Diffraction
Classification: Transferase
EC Number: 2.6.1.1 (Aspartate aminotransferase) Source: Escherichia coli
Primary Citation: Oue, S., Okamoto, A., Yano, T., Kagamiyama, H.: Cocrystallization of a Mutant Aspartate Aminotransferase with a C5- Dicarboxylic Substrate Analog: Structural Comparison with the Enzyme-C4- Dicarboxylic Analog Complex J.Biochem. (Tokyo) 127 pp. 337 (2000)

Liste des commandes RasTop: 1

1) set backgroung white (passer à la couleur blanche)
2) select ligand (selection du PLP (PLP413) et du Glutarate (G414))
3) color red (+ display ball & stick)
4) select G414
rappel: pour connaître les coordonnées d'un atome, pointer dessus et lire les coordonnées dans la fenêtre des commandes)
5) color cyan (+ display ball & stick)
5) set picking label (permet d'activer l'annotation, sorte de 'stylo' lorsque vous pointez)
6) set picking ident (permet d'inactiver l'annotation) (+ display ball & stick), (export GIF ..got1 pour sauvegarder une image)
10) write script got1script (ceci permet d'appeler ce script si vous perder l'image)
Rappel: si vous voulez revenir à cette image saisissez 'script got1script' dans la fenêtre des commandes

Liste des commandes RasTop: 2

7) select lys258
8) color blue (+ display ball & stick)
9) select Arg386
10) color green (+ display ball & stick)
11) select Arg292
12) color green (+ display ball & stick)
13) set picking label (permet d'activer l'annotation, sorte de 'stylo' lorsque vous pointez)
14) set picking ident (permet d'inactiver l'annotation) (+ display ball & stick), (export GIF ..got2 pour sauvegarder une image)
15) write script got1script (ceci permet d'appeler ce script si vous perder l'image)
Rappel: si vous voulez revenir à cette image saisissez 'script got2 script' dans la fenêtre des commandes

Liste des commandes RasTop: 2

16) select protein
 (+ display ribbons + (export GIF ..got3 
        (pour sauvegarder une image)

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