Liaison peptidique - Peptide bond

Liaison peptidique.

Une liaison peptidique est un type amide de liaison chimique covalente reliant deux alpha-aminoacides consécutifs de C1 ( carbone numéro un) d'un alpha-aminoacide et N2 ( azote numéro deux) d'un autre, le long d'une chaîne peptidique ou protéique .

On peut également l'appeler une liaison eupeptidique pour la séparer d'une liaison isopeptidique , un type différent de liaison amide entre deux acides aminés.

La synthèse

Formation de liaison peptidique par réaction de déshydratation .

Lorsque deux acides aminés forment un dipeptide par une liaison peptidique , il s'agit d'un type de réaction de condensation . Dans ce type de condensation, deux acides aminés se rapprochent l'un de l'autre, le fragment acide carboxylique non à chaîne latérale (C1) de l'un se rapprochant du fragment amino non-chaîne (N2) de l'autre. L'un perd un hydrogène et un oxygène de son groupe carboxyle (COOH) et l'autre perd un hydrogène de son groupe amino (NH ₂ ). Cette réaction produit une molécule d'eau (H ₂ O) et deux acides aminés reliés par une liaison peptidique (-CO-NH-). Les deux acides aminés joints sont appelés un dipeptide.

La liaison amide est synthétisée lorsque le groupe carboxyle d'une molécule d'acide aminé réagit avec le groupe amino de l'autre molécule d'acide aminé, provoquant la libération d'une molécule d' eau (H ₂ O), d'où le processus est une réaction de synthèse de déshydratation .

La déshydratation condensation de deux acides aminés pour former une liaison peptidique (rouge) avec expulsion d'eau (bleu).

La formation de la liaison peptidique consomme de l'énergie qui, dans les organismes, est dérivée de l' ATP . Les peptides et les protéines sont des chaînes d' acides aminés maintenus ensemble par des liaisons peptidiques (et parfois par quelques liaisons isopeptidiques). Les organismes utilisent des enzymes pour produire des peptides non tribosomaux et des ribosomes pour produire des protéines via des réactions qui diffèrent dans les détails de la synthèse de déshydratation.

Certains peptides, comme l' alpha-amanitine , sont appelés peptides ribosomaux car ils sont fabriqués par les ribosomes, mais beaucoup sont des peptides non tribosomaux car ils sont synthétisés par des enzymes spécialisées plutôt que par des ribosomes. Par exemple, le tripeptide glutathion est synthétisé en deux étapes à partir d'acides aminés libres, par deux enzymes: le glutamate – cystéine ligase (forme une liaison isopeptidique, qui n'est pas une liaison peptidique) et la glutathion synthétase (forme une liaison peptidique).

Dégradation

Une liaison peptidique peut être rompue par hydrolyse (ajout d'eau). En présence d'eau, ils se décomposent et libèrent 8 à 16 kilojoule / mol (2 à 4 kcal / mol ) d' énergie de Gibbs . Ce processus est extrêmement lent, avec une demi-vie à 25 ° C comprise entre 350 et 600 ans par liaison.

Dans les organismes vivants, le processus est normalement catalysé par des enzymes connues sous le nom de peptidases ou protéases , bien qu'il y ait des rapports d'hydrolyse de liaison peptidique provoquée par une souche conformationnelle lorsque le peptide / protéine se replie dans la structure native. Ce processus non enzymatique n'est donc pas accéléré par la stabilisation de l'état de transition, mais plutôt par la déstabilisation de l'état fondamental.

Spectra

La longueur d' onde d'absorption d'une liaison peptidique est de 190 à 230 nm (ce qui la rend particulièrement sensible aux rayons UV ).

Isomères cis / trans du groupe peptidique

Une délocalisation significative de la seule paire d'électrons sur l'atome d'azote donne au groupe un caractère de double liaison partielle . La double liaison partielle rend le groupe amide planaire , apparaissant dans les isomères cis ou trans . A l'état déplié des protéines, les groupes peptidiques sont libres de s'isomériser et d'adopter les deux isomères; cependant, à l'état plié, un seul isomère est adopté à chaque position (à de rares exceptions près). La forme trans est majoritairement préférée dans la plupart des liaisons peptidiques (rapport d'environ 1000: 1 dans les populations trans: cis). Cependant, les groupes peptidiques X-Pro ont tendance à avoir un rapport d'environ 30: 1, probablement parce que la symétrie entre les atomes et les atomes de proline rend les isomères cis et trans presque égaux en énergie (voir figure ci-dessous). ${\ displaystyle \ mathrm {C ^ {\ alpha}}}$${\ displaystyle \ mathrm {C ^ {\ delta}}}$

Isomérisation d'une liaison peptidique X-Pro. Les isomères Cis et trans sont respectivement à l'extrême gauche et à l'extrême droite, séparés par les états de transition.

L' angle dièdre associé au groupe peptidique (défini par les quatre atomes ) est noté ; pour l'isomère cis ( conformation synperiplanaire ) et pour l'isomère trans ( conformation antiperiplanaire ). Les groupes amide peuvent s'isomériser autour de la liaison C'-N entre les formes cis et trans, bien que lentement ( 20 secondes à température ambiante). Les états de transition nécessitent que la double liaison partielle soit rompue, de sorte que l'énergie d'activation soit d'environ 80 kilojoule / mol (20 kcal / mol). Cependant, l' énergie d'activation peut être abaissée (et l'isomérisation catalysée ) par des changements qui favorisent la forme à liaison simple, comme le placement du groupe peptidique dans un environnement hydrophobe ou le don d'une liaison hydrogène à l'atome d'azote d'un groupe peptidique X-Pro . Ces deux mécanismes pour abaisser l'énergie d'activation ont été observés dans les peptidyl prolyl isomérases (PPIases), qui sont des enzymes naturelles qui catalysent l'isomérisation cis-trans des liaisons peptidiques X-Pro. ${\ displaystyle C ^ {\ alpha} -C ^ {\ prime} -NC ^ {\ alpha}}$${\ displaystyle \ omega}$${\ displaystyle \ omega = 0 ^ {\ circ}}$${\ displaystyle \ omega = 180 ^ {\ circ}}$${\ displaystyle \ tau \ sim}$ ${\ displaystyle \ omega = \ pm 90 ^ {\ circ}}$

Le repliement conformationnel des protéines est généralement beaucoup plus rapide (généralement 10 à 100 ms) que l'isomérisation cis-trans (10 à 100 s). Un isomère non natif de certains groupes peptidiques peut perturber le repliement conformationnel de manière significative, soit en le ralentissant, soit en l'empêchant même de se produire jusqu'à ce que l'isomère natif soit atteint. Cependant, tous les groupes peptidiques n'ont pas le même effet sur le repliement; les isomères non natifs d'autres groupes peptidiques peuvent ne pas affecter du tout le repliement.

Réactions chimiques

En raison de sa stabilisation de la résonance, la liaison peptidique est relativement peu réactive dans des conditions physiologiques, encore moins que des composés similaires tels que les esters . Néanmoins, les liaisons peptidiques peuvent subir des réactions chimiques, généralement par une attaque d'un atome électronégatif sur le carbone carbonyle , rompant la double liaison carbonyle et formant un intermédiaire tétraédrique. C'est la voie suivie dans la protéolyse et, plus généralement, dans les réactions d'échange de NO acyle telles que celles des intéines . Lorsque le groupe fonctionnel attaquant la liaison peptidique est un thiol , un hydroxyle ou une amine , la molécule résultante peut être appelée respectivement un cyclol ou, plus spécifiquement, un thiacyclol, un oxacyclol ou un azacyclol.

Voir également

• La carte de protéolyse

Les références