Nous avons déduit des séances précédentes que la transformation des substrats lors d’une réaction enzymatique résulte de la formation d’un complexe enzyme - substrat. Il s’agit maintenant d’expliquer les interactions moléculaires permettant la formation d’un tel complexe.

Problème : Quelles caractéristiques moléculaires permettent d’expliquer la formation du complexe enzyme - substrat ?

Structure tridimensionnelle de la carboxypeptidase

Charger le fichier cpa.pdb situé dans le répertoire TPENZYMO et choisir une représentation appropriée pour visualiser l’ensemble de la molécule.

Décrire l’aspect général de la molécule de carboxypeptidase et mesurer ses dimensions extérieures.

A l’aide des fonctions du logiciel et des représentations appropriées rechercher les informations permettant de caractériser les différents niveaux de structuration que l’on rencontre dans les protéines.

Rappeler la définition de la structure primaire. Indiquer le nombre d’acides aminés constituant la protéine et identifier les deux extrémités aminoterminale et carboxyterminale.

Rappeler la définition de la structure secondaire et identifier les éléments correspondants dans cette molécule.

Rappeler quelles liaisons sont susceptibles de maintenir la structure tertiaire, les sélectionner par le menu options et les afficher.

Cette molécule présente-t-elle une structure quaternaire ?

Complémentarité stéréospécifique

Fermer le fichier et charger cap-sub.pdb (enzyme liée à son substrat). Repérer le substrat en choisissant Colorer puis chaîne/segment. Identifier sa nature et sa constitution chimique à l’aide des fonctions du logiciel.

Donner la formule semi développée du substrat en s’aidant de la banque de données des acides aminés (répertoire tpprot, sous répertoire libprot).

Après avoir rechargé l’image du complexe enzyme-substrat (Sphères), utiliser successivement les commandes tourner du menu éditer et coupes du menu options pour observer les relations des deux molécules. Taper successivement slab 10, slab 20 etc. jusqu’à 100) pour procéder à des " coupes virtuelles " successives du complexe.

Exprimer en une phrase synthétique les relations observées entre les deux molécules. Faire ensuite un " zoom " pour mieux visualiser la région du site actif (zoom 200 ou plus).

Exploration du site actif

Pour rechercher les acides aminés de la région du site actif, restreindre l’affichage dans un rayon de 0.5 nm autour du substrat (Restrict within (5.0, Gly1,Tyr2)). Afficher le substrat en boules et le site actif en bâtonnets. La carboxypeptidase est une enzyme à zinc. Sélectionner l’atome de zinc. Relever les noms et les numéros d’ordre (place dans la séquence) des six acides aminés (cliquer successivement sur chaque puis afficher le menu pour obtenir les informations désirées) les plus proches du substrat et relever les distances moyennes entre substrat et acides aminés du site actif (commande géométrie).

Résumer les observations en quelques phrases. Expliquer la relation entre structure tertiaire et constitution du site actif.

Formuler une conclusion générale permettant d’expliquer la relation entre structure tridimensionnelle et spécificité de l’enzyme (hydrolyse des peptides possédant un acide aminé C-terminal à chaîne latérale volumineuse (tyrosine, phénylalanine).