Stabilité des états natifsEdit
ThermostabilitéEdit
Une protéine repliée dans son état natif ou conformation native a généralement une énergie libre de Gibbs (combinaison d’enthalpie et d’entropie) plus faible que la conformation dépliée. Une protéine tendra vers des conformations à faible énergie, qui détermineront le repliement de la protéine dans l’environnement cellulaire. Comme de nombreuses conformations similaires auront des énergies similaires, les structures des protéines sont dynamiques, fluctuant entre un grand nombre de ces structures similaires.
Les protéines globulaires ont un noyau de résidus d’acides aminés hydrophobes et une région superficielle de résidus hydrophiles chargés et exposés à l’eau. Cet arrangement peut stabiliser les interactions au sein de la structure tertiaire. Par exemple, dans les protéines sécrétées, qui ne baignent pas dans le cytoplasme, les liaisons disulfure entre les résidus de cystéine aident à maintenir la structure tertiaire. Il existe un point commun entre les structures tertiaires stables observées dans des protéines de fonction et d’évolution diverses. Par exemple, le barillet TIM, qui doit son nom à l’enzyme triosephosphateisomérase, est une structure tertiaire commune, tout comme la structure en spirale très stable, dimérique et enroulée. Les protéines peuvent donc être classées en fonction des structures qu’elles possèdent. Les bases de données de protéines qui utilisent une telle classification comprennent SCOP et CATH.
Pièges cinétiquesEdit
La cinétique de repliement peut piéger une protéine dans une conformation à haute énergie, c’est-à-dire qu’une conformation intermédiaire à haute énergie bloque l’accès à la conformation à plus basse énergie. La conformation à haute énergie peut contribuer à la fonction de la protéine. Par exemple, la protéine hémagglutinine de la grippe est une chaîne polypeptidique unique qui, lorsqu’elle est activée, est clivée par protéolyse pour former deux chaînes polypeptidiques. Les deux chaînes sont maintenues dans une conformation à haute énergie. Lorsque le pH local baisse, la protéine subit un réarrangement conformationnel énergétiquement favorable qui lui permet de pénétrer la membrane de la cellule hôte.
MétastabilitéEdit
Certaines structures protéiques tertiaires peuvent exister dans des états à longue durée de vie qui ne sont pas l’état le plus stable attendu. Par exemple, de nombreuses serpines (inhibiteurs de protéases à sérine) présentent cette métastabilité. Elles subissent un changement de conformation lorsqu’une boucle de la protéine est coupée par une protéase.
Protéines chaperonnesModification
On suppose généralement que l’état natif d’une protéine est aussi le plus stable thermodynamiquement et qu’une protéine atteindra son état natif, compte tenu de sa cinétique chimique, avant d’être traduite. Les chaperons protéiques présents dans le cytoplasme d’une cellule aident un polypeptide nouvellement synthétisé à atteindre son état natif. Certaines protéines chaperonnes sont très spécifiques dans leur fonction, par exemple, la protéine disulfure isomérase ; d’autres sont générales dans leur fonction et peuvent aider la plupart des protéines globulaires, par exemple, le système de protéines procaryotes GroEL/GroES et les protéines de choc thermique eucaryotes homologues (le système Hsp60/Hsp10).
Environnement cytoplasmiqueEdit
La prédiction de la structure tertiaire des protéines repose sur la connaissance de la structure primaire de la protéine et la comparaison de la structure tertiaire prédite possible avec les structures tertiaires connues dans les banques de données sur les protéines. Cela ne prend en compte que l’environnement cytoplasmique présent au moment de la synthèse de la protéine dans la mesure où un environnement cytoplasmique similaire peut également avoir influencé la structure des protéines enregistrées dans la banque de données de protéines.
Ligand bindingEdit
La structure d’une protéine, par exemple une enzyme, peut changer lors de la liaison de ses ligands naturels, par exemple un cofacteur. Dans ce cas, la structure de la protéine liée au ligand est connue sous le nom de structure holo, celle de la protéine non liée sous le nom de structure apo.