Les Acides Aminés Et La Synthèse Peptidique | CultureSciences-Chimie

Etapes d'une synthèse de protéines

Le ribosome est chargé d’établir un lien entre la séquence d’ARN et la séquence d’acides aminés à produire. Un véritable système de lecture est mis en place au sein du ribosome :

• un ensemble de 3 acides nucléiques, connu sous le nom de « codon » est lu par le ribosome ;
• l’acide aminé correspondant à ce codon est capté dans le milieu environnant, à l’aide d’un ARN de transfert possédant une séquence complémentaire au codon ;
• l’acide aminé est ajouté à la chaîne d’acides aminés, par formation de liaison peptidique ;
• le codon suivant est ensuite lu par le ribosome et le cycle d’élongation de la chaîne d’acides α-aminés continue.

Au cours des cycles d’élongation, l’enchaînement d’acide amine croît progressivement du N terminus au C-terminus. Lorsque le ribosome atteint la fin de l’ARN, il relâche l’enchaînement d’acide aminés. Cette protéine peut ensuite subir des modifications, lors d’une phase de maturation. La structure tridimensionnelle de la protéine est fixée par la suite, souvent avec l’intervention de protéines dites chaperones, qui permettent d’obtenir les repliements souhaités.

Des techniques de biotechnologie permettent de synthétiser des protéines dites recombinantes en incorporant l’ADN codant pour la protéine souhaitée dans une cellule hôte (transfection) et en utilisant la machinerie cellulaire de l’hôte pour réaliser les étapes de transcription et traduction.

Synthèse in vitro

Synthèse d’un dipetide : nécessité de la protection

La synthèse du dipeptide Ala-Gly passe par la réaction entre le groupe –COOH d’une molécule de glycine et le groupe –NH2 d’une molécule d’alanine. Toutefois si les deux acides α-aminés sont introduits dans le milieu réactionnel, le dipeptide souhaité n’est pas le seul obtenu. En effet l’enchaînement entre les acides α-aminés peut être inversé, par la réaction entre le groupe –NH2 d’une molécule de glycine et le groupe –COOH d’une molécule d’alanine. Les molécules de glycines et celle d’alanine peuvent également réagir entre elles. Le tableau ci-dessous donne les dipeptides obtenus dans le mélange considéré :

Par ailleurs, le dipeptide possède également des groupes –COOH et –NH2 à ses extrémités et peut donc continuer à réagir pour conduire à la formation de tripeptide ou, en présence de suffisamment de quantité de matière, de polypetides. Sans précaution, un mélange de deux acides α-aminés aussi simples que l’alanine et la glycine peut ainsi conduire à une multitude de produits. Pour des raisons évidentes de purification et de rendement, cette situation est à éviter. Une stratégie de synthèse doit ainsi être mise en place.

Le cas considéré ici est volontairement simple. Il devient nettement plus compliqué lors de la synthèse de polypeptides, voire de protéines, ayant une séquence déterminée plus longue, ainsi que lors de la mise en jeu d’acides α-aminés possédant des chaînes latérales fonctionnalisées et donc susceptibles de réagir à leur tour. La sélectivité atteinte par les ribosomes dans les organismes doit être dupliqué en laboratoire par la mise en place d’une stratégie efficace.

Protection et déprotection

Stratégie

La stratégie adoptée pour la synthèse peptidique utilise la protection et déprotection de fonctions. Ainsi les groupes susceptibles de conduire à des réactions parasites doivent voir leur nature chimique modifiée pour bloquer les réactions non-voulues au cours d’une réaction dite de protection. Cette réaction de protection doit être renversable afin de libérer le groupe protégé en fin de réaction, au cours d’une étape dite de déprotection (Figure 6).