2: Structures et Liaisons Protéiques : Acides Aminés et Niveaux d'Organisation

Structure des Protéines : Des Acides Aminés aux Macromolécules

Les protéines sont les actrices primordiales du vivant, régissant la quasi-totalité des processus biologiques, de la structure cellulaire au transport, à la catalyse enzymatique et à la signalisation. Comprendre leur fonctionnement revient à saisir la logique du vivant et les bases de la physiopathologie. Leur structure complexe se déploie sur quatre niveaux hiérarchiques, déterminés fondamentalement par la séquence d'acides aminés qui les composent.

I. Les Acides Aminés : Les Briques Élémentaires de la Vie

Les protéines sont des polymères d'acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques.

Elles servent à fabriquer les enzymes, former les muscles, transporter des molécules dans le sang ou à envoyer des signaux entre cellules.

I.A. Structure Générale des Acides Aminés

La plupart des acides aminés partagent une structure commune :

• Un carbone alpha () central, lié àquatre éléments différents, le rendant asymétrique (chirale) → une forme à gauche et à droite.

• Un groupe carboxyle (), fonction acide → peut libérer un proton H+

• Un groupe amine (), fonction basique → peut capter un proton H+

• Un atome d'hydrogène ().

• Une chaîne latérale (R), partie variable pour chaque acide aminé unique, qui détermine ses propriétés physico-chimiques et sa classification (taille, polarité, charge, interactions chimiques…) qui sont cruciales pour le repliement et la fonction des protéines.

L'exception notable à cette asymétrie est la Glycine, dont la chaîne latérale est un simple atome d'hydrogène (2 molécule d’H), rendant son achiral.

I.B. Stéréoisomérie des Acides Aminés

En raison de leur asymétrique, les acides aminés existent sous deux formes stéréoisomères, appelées énantiomères, qui sont des images l'une de l'autre dans un miroir, mais non superposable :

• La série D.

• La série L.

Dans la nature, la quasi-totalité des acides aminés constituant les protéines sont de la série L.

I.C. Classification des Acides Aminés selon la Polarité de leur Chaîne Latérale

I.C.1. Acides Aminés Apolaires (Hydrophobes)

Ces acides aminés n’ont pas de charge, ne peuvent pas former de liaisons hydrogène significatives et sont hydrophobes.

Ainsi, dans un milieu aqueux (la cellule contient beaucoup d’eau), les acides aminés hydrophobes vont se cacher au centre de la protéine, ils forment le cœur hydrophobe de la protéine.

Cela stabilise la structure.

I.C.2. Acides Aminés Polaires Neutres (Non Ionisables)

Ces acides aminés sont polaires et peuvent former des liaisons hydrogène mais leurs chaînes latérales n’est pas chargée au pH physiologique sont pas ionisables.

I.C.3. Acides Aminés Polaires Ionisables

Ces acides aminés possèdent des chaînes latérales qui peuvent porter une charge positive ou négative en fonction du pH, en raison de groupements acides ou basiques. Ils peuvent former des liaisons hydrogène et électrostatiques (entre deux charges opposées).

I.D. Acides Aminés Essentiels

Il existe 20 acides aminés principaux dans les protéines. Mais notre corps ne peut pas tous les synthétiser. Certains doivent être obligatoirement apportés par l’alimentation. On les appelle les 9 acides aminés essentiels.

• Valine (Val)

• Leucine (Leu)

• Isoleucine (Ileu)

• Méthionine (Met)

• Phénylalanine (Phe)

• Tryptophane (Trp)

• Thréonine (Thr)

• Histidine (His)

• Lysine (Lys)

I.E. Autres Classifications Fonctionnelles

Certains acides aminés sont regroupés selon leur fonction biologique particulière.

• Acides aminés à chaîne latérale aromatique : Ils possèdent un cycle aromatique: un anneau de carbonée avec des électrons délocalisés (Phénylalanine, Tyrosine, Tryptophane). Les électrons délocalisés absorbent fortement la lumière ultraviolette, permettant le dosage des protéines.

• Acides aminés à fonction hydroxyle (alcool) : Certains acides aminés possèdent un groupement hydroxyde (-OH) (Sérine, Thréonine, Tyrosine). Ils sont phosphorylables, capables de fixer un groupement phosphate () via une liaison phosphoester. Cette phosphorylation, catalysée par des kinases (prenant un phosphate de l'ATP), et déphosphorylation (par phosphatases), est un mécanisme majeur de régulation de l’activité des protéines.

II. La Liaison Peptidique : Le Ciment des Protéines

La liaison peptidique est la liaison covalente (liaison chimique forte dans laquelle les atomes partagent des éléctrons) qui unit les acides aminés pour former une chaîne polypeptidique.

II.A. Formation de la Liaison Peptidique

La liaison peptidique se forme par une réaction de condensation (deux molécules s’assemblent en libérant une molécule d'eau) entre :

• Le groupe -carboxyle () porté par le d'un acide aminé en amont qui perd un OH.

• Le groupe -aminé () porté par le d'un acide aminé en aval qui perd un H.

La liaison formée C = O - NH, plus précisement CO - NH est appelée une liaison amide particulière.

Une chaîne polypeptidique possède une orientation, elle a:

→ une extrémité N-terminale (groupe amine libre)

→ une extrémité C-terminale (groupe carboxyle libre)

Les protéines sont toujours écrites et synthétisées dans le sens N → C

II.B. Propriétés de la Liaison Peptidique

La liaison peptidique a des propriétes très particulières. Cela vient d’un phénomène appelé: résonance → dans une molécule, les électrons ne sont pas toujours fixes. Ils peuvent se déplacer et se répartir entre plusieurs positions.

Dans la liaison peptidique, les électrons peuvent être représentés sous deux formes possibles:

→ Forme 1 (liaison simple): O = C - N

→ Forme 2 (liaison double): O⁻ - C = N⁺

La molécule n’alterne pas entre les deux formes. Elle est un mélange des deux formes, on parle alors: d’hybride de résonance.

La liaison C - N est partiellement double

Cela donnent les trois propriétés fondamentales suivantes :

1. Planéité : Les atomes impliqués dans la liaison peptidique sont C, O, et N, ainsi que le adjacent. Ces atomes se placent dans un meme plan. Car les électrons délocalisés delà résonnance stabilisent une structure plate.

2. Rigidité : Dans une liaison simple; les atomes peuvent tourner. Mais dans une liaison double, la rotation est impossible car la rotation casserait la liaison π. La liaison peptidique est donc rigide. Cette rigidité est cruciale pour la stabilité de structures protéiques.

3. Polarité non ionisable : La liaison peptidique est polaire. Cela vient des différences d’électronégativité (O attire fortement les électrons donc O devient δ− et N devient δ+ → cela crée un dipôle). Ses dipôles ( et ) sont essentiels pour les liaisons hydrogène.

II.C. Angles de Torsion () et de Rotation (, )

Bien que la liaison peptidique elle-même soit rigide, les autres liaisons peuvent tourner autour des liaisons adjacentes au . Ces rotations sont appelés: angles de torsion:

• Angle Oméga () : Correspond à la rotation autour de la liaison peptidique (entre et ). En raison de la rigidité, la rotation est limitée et seules deux configurations sont possibles :

  • : Configuration CI. Les deux sont du même côté du plan de la liaison peptidique. Cette configuration est moins stable car les chaînes latérales sont proches, pouvant entraîner des conflits stériques ou de charges (exception avec la proline)

• : Configuration TRANS. Les deux sont de côtés opposés par rapport au plan de la liaison peptidique. C'est la configuration presque toujours adoptée en raison de sa plus grande stabilité (minimisation des répulsions stériques, chaînes latérales éloignées)

Il n’existe que 2 types de liberté de rotation permettant de modifier la conformation spatiale dans une chaine polypeptidique.

• Angle Phi () : Rotation autour de la liaison entre le et l'azote amidique .

• Angle Psi () : Rotation autour de la liaison entre le et le groupe carbonyle .

Les combinaisons et déterminent la forme de la chaîne polypeptidique dans l’espace.

Tous les angles et ne sont pas possibles, car certains provoqueraient des chevaucheenets d’atomes (problèmes stériques).

Les angles possibles sont représentées sur un diagramme de Ramachandran.

III. Propriétés des Chaînes Polypeptidiques

III.A. Longueur et Nomenclature

On distingue plusieurs types de chaînes d’acides aminés selon le nombre d’acides aminés.

• Peptide : Enchaînement d'un petit nombre d'acides aminés = dipeptide, tripeptide… (ex: glutathione)

• Polypeptide : Enchaînement d'un grand nombre d'acides aminés.

Une protéine est une structure contenant plusieurs chaînes polypeptides

III.B. Orientation des Chaînes

Toute chaîne polypeptidique possède une extrémité N-terminale (avec un groupe amine libre à gauche) et une extrémité C-terminale (avec un groupe carboxyle libre à droite).

La lecture et la synthèse des protéines se font toujours dans le sens N-terminal vers C-terminal.

III.C. Groupements Chargés et Point Isoélectrique (pI)

III.C.1. Ionisation des Fonctions Terminales et des Chaînes Latérales

Certaines parties d’une protéine peuvent porter une charge: les extrémités de la protéine (N-terminale → NH₃⁺ et C-terminale → COO⁻).

Certains acides aminés possèdent des chaînes latérales qui peuvent être chargées (Asp, Glu, His, Lys, Arg). Ces chaînes latérales peuvent capter un proton ou en perdre.

Seuls les chaînes latérales de certains acides aminés et les groupes terminaux contribuent à la charge globale de la protéine.

La charge de ces groupes dépend du pH du milieu.

Exemple de l'Aspartique et Lysine dans un Peptide :

• À pH 1 (Très acide) : Il y a beaucoup de protons H⁺. Les groupes chimiques vont capturer ces protons, on dit qu’ils sont protonés. Donc:

  • Amine → NH₃⁺

  • Carboxyle → COOH

La charge globale est positive.

• À pH 7 (Physiologique) :

  • Fonction acide carboxylique (pKa= 4)de l'Aspartique est déprotonée () car .

  • Fonction amine (pKa= 10,5) de la Lysine est protonée () car .

• À pH 12 (Basique) : Il y a peu de protons H⁺. Les molécules perdent leur protons. On dit qu’elles sont: déprotonées. Donc:

  • Carboxyle → COO⁻

  • Amine → NH₂

La charge globale est négative.

III.C.2. Point Isoélectrique (pI)

Le point isoélectrique (pI) d'une protéine correspond au pH auquel la charge totale de la protéine est nulle (charges positives = charges négatives). Au point isoélectrique, la protéine n’émigre plus dans un champs électrique et elle est souvent moins soluble.

Chaque protéine possède un pI qui lui est propre. Le pl est déterminé par la composition en acides aminés ionisables → protéines riches en Lys + Arg = pl élevé .

L'équation de Henderson-Hasselbalch () permet de déterminer si un groupe est protoné ou déprotoné. Elle compare le pH du milieu au pKa du groupe chimique (le pH auquel 50% du groupe est protoné):

• Si : La fonction est majoritairement sous forme protonée.

• Si : La fonction est majoritairement sous forme déprotonée.

III.D. Clivage Spécifique des Chaînes Polypeptidiques

Les protéines peuvent être coupées en fragments en cassant les liaisons peptidiques: c’est le clivage protéique.

Certaines enzymes appelées protéasesou enzymes protéolytiques coupent les protéines. Elles reconnaissent des acides aminés basiques.

• Trypsine : Elle coupe la liaison peptidique après (côté C-terminal) les acides aminés basiques : Lysine () et Arginine (). Il en résulte des fragments peptidiques de tailles variées. AA — Lys | AA — Arg | AA

• Chymotrypsine : Elle coupe la liaison peptidique après les acides aminés aromatiques : Phénylalanine (), Tyrosine (), Tryptophane (). Elle peut aussi coupée, mais avec une moindre efficacité, après certains acides aminés hydrophobes comme la Leucine et la Méthionine.

On peut aussi utiliser des molècule chimiques pour couper les liaisons peptidiques: c’est le clivage chimique :

• Bromure de cyanogène : Coupe spécifiquement la liaison peptidique après une Méthionine (). AA — Lys | AA — Arg | AA. La méthionine est rare dans les protéines, et ce clivage produit de grands fragments qui aide à analyser la structure.

IV. Forces Impliquées dans la Structure des Protéines

La structure tridimensionnelle des protéines est stabilisée par différents types de forces entre les atomes. Ces forces sont de deux types:

→ liaisons covalentes: très forte

→ liaisons non-covalentes: faibles

IV.A. Liaisons Covalentes

Les liaisons covalentes sont les liaisons les plus fortes en chimie. Elles se forment quand deux atomes partagent des électrons:

H - H

Chaque hydrogène partage un électron.

Dans les protéines, les deux principales liaisons covalentes sont:

Liaison peptidique : Unit les acides aminés (CO- NH) en une chaîne linéaire forte. Elle forme la chaîne principale de la protéine. Sans cette liaison la protéine n’existerait pas. Elle est forte, stable et difficile à casser

• Ponts disulfures (S-S) : Ce sont des liaison covalentes très importantes pour la structure 3D. Elles se forment entre deux acides aminés particuliers : les cystéines.

La cystéine possède dans sa chaîne latérale un groupe thiol (SH). Deux cystéines peuvent réagir ensemble. Leur réaction consiste à perdre chacun un électron (réaction d’oxydation (des fonctions thiols)) et former une liaison S - S. On obtient alors un pont disulfure.

Cys — SH + HS — Cys

↓

Cys — S — S — Cys

Les deux cystéines forment alors un dimère appelé cystine.

• Types :

Intra-caténaire : Formé entre deux cystéines de la même chaîne polypeptidique. Le pont rapproche deux partie de la protéine, comme une agrafe

Inter-caténaire : Formé entre deux cystéines de deux chaînes polypeptidiques différentes, ou de deux sous-unités différentes au sein d’une même protéine

Rupture : Ces liaisons peuvent être cassées par réduction (redonner des électrons), par exemple par le -mercaptoéthanol qui modifie le milieu d'oxydant à réducteur.

Rôle : Contribuent à la stabilité de la structure tertiaire et quaternaire des protéines, et sont souvent retrouvés dans les protéines sécrétées ou car ce sont les environnement les plus oxydants.

IV.B. Liaisons Non Covalentes

Ces liaisons sont faibles et réversibles, mais leur grand nombre contribue collectivement à la stabilité de la structure native. Elles sont considérablement affectées par la présence d'eau dans les milieux biologiques.

Liaisons de Van der Waals :

Les électrons autour des atomes bougent constamment.Par moment ils peuvent être plus d’un coté. Cela crée une petite zone négative et une petite zone positive . On appelle cela un dipole temporaire. Ce dipole peut attirer un autre atome.

Dépendent de la distance interatomique (atomes trop éloigné: l’intéraction disparaît. atomes trop proches: ils se repoussent).

Aspécifiques

Très faibles, elles ne se forment qu'en cas de rapprochement intime des atomes et disparaissent avec l'éloignement. Mais une protéine possède des milliers d’atomes. Donc la somme de toute ce intéraction stabilise la structure.

• Liaisons Électrostatiques (Ioniques ou Salines) :

Formées entre molécules chargées(ionisées), l'une positivement et l'autre négativement (ex: entre les fonctions de la Lysine/Arginine et de l'Aspartate/Glutamate → point salin).

Leur force varie fortement selon le pH du milieu car il détermine si les groupes sont chargés ou neutres.

Liaisons Hydrogène :

• Une liaison hydrogène est une interaction faible entre un H déjà lié à un atome très électronégatif et un autre atome électronégatif. Les atomes concernés sont presque toujours O et N.

• Dans les protéines, les plus fréquentes sont :

: Oxygène donneur, Azote accepteur (distance ).

: Azote donneur, Oxygène accepteur (distance ).

Elles sont rompues par chauffage ou par des agents dénaturants (urée, chlorure de guanidine).

• Interactions Hydrophobes :

Interactions des molécules apolaires entre elles du à la forte affinité de l’eau pour elle-même

L’eau est une molécule très polaire, elle forme beaucoup de liaisons hydrogène entre les molécules. Donc elle préfère interagir avec des molécules chargées ou polaires.

Mais les molécules apolaires (hydrophobe) ne peuvent pas faire ça. Donc l’eau ne peut pas bien interagir avec elles.

Si un groupe hydrophobe est dans l’eau, les molécules d’eau doivent s’organiser pour former une sorte de cage ordonnée autour de lui. Mais cette organisation diminue le désordre du système entropie). Or la nature préfère le désordre.

Pour augmenter le désordre, les molécules hydrophobes vont se regrouper entre elles

L’eau peut refaire plus de liaisons hydrogène entre elles

Dans les protéines, les acides aminés hydrophobes se regroupent à l'intérieur de la protéine, tandis que les hydrophiles sont à l'extérieur.

V. Niveaux de Structure des Protéines

Les protéines adoptent une hiérarchie de structures, allant de la simple séquence d'acides aminés à l'assemblage de plusieurs sous-unités.

V.A. Structure Primaire

• C'est la séquence linéaire des acides aminés, déterminée par le gène codant la protéine.

• Elle est le fondement de toute la structure protéique : une structure primaire donnée conduit, en principe, à une unique structure tridimensionnelle native.

• Elle est l'information génétique directement traduite.

V.B. Structure Secondaire

Il s'agit de motifs structuraux locaux conditionnés par la structure primaire et répétitifs formés par des liaisons hydrogène entre les atomes du squelette peptidique (groupes et ) sans impliquer les chaînes latérales. Les angles et prennent des valeurs fixes.

V.B.1. Hélice Alpha (-hélice)

• Stabilisation : Répétition de liaisons hydrogène intra-chaîne entre le d'un résidu et le du résidu situé 4 positions plus loin. Ces liaisons forment des boucles fermées de 13 atomes.

• Chaînes latérales : Dirigées vers l'extérieur de l'hélice, permettant des interactions avec l'environnement extérieur.

• Caractéristiques : Structure régulière, répétitive → due aux angles et qui prennent des valeurs fixes, enroulée en spirale autour d'un axe. Peut être droite (la plus fréquente) ou gauche.

• Rôle : Confère une certaine souplesse aux protéines. Les hélices transmembranaires sont souvent riches en acides aminés hydrophobes pour interagir avec la bicouche lipidique.

• Composition en acides aminés : Riche en Alanine ; Pauvre en Glycine, Proline, Valine. La Proline est un "casseur d'hélice" car son cycle rigide empêche la rotation nécessaire et son azote ne peut pas donner de liaison hydrogène.

V.B.2. Feuillet Bêta (-feuillet)

• Stabilisation : Répétition de liaisons hydrogène inter-brins (entre brins adjacents de la chaîne polypeptidique).

• Chaînes latérales : Dirigées alternativement au-dessus et en-dessous du plan du feuillet.

• Types :

  • Parallèle : Les brins associés sont orientés dans le même sens (N-terminal vers C-terminal), ce qui est moins stable car les liaisons H sont moins alignées.

  • Antiparallèle : Les brins associés sont orientés en direction opposée (N-terminal vers C-terminal pour l'un, C-terminal vers N-terminal pour l'autre), ce qui est plus stable car les liaisons H sont plus proches et bien alignées.

• Caractéristiques : Structure régulière et répétitive → due aux angles et qui prennent des valeurs fixes

• Rôle : Confère une certaine rigidité aux protéines.

• Composition en acides aminés : Riche en Valine ; Pauvre en Glycine, Proline, Alanine.

V.B.3. Coudes et Boucles

Ces structures sont non régulières et non répétitives, servant souvent de connexions entre des structures secondaires régulières (hélices et feuillets).

• Coude (Bend ou Turn) :

  • Ne contient que quelques résidus (ex: 4 résidus dans les coudes de type I, stabilisés par une liaison hydrogène).

  • Confère une courbure prononcée à la chaîne peptidique. Plus organisé que la boucle.

  • Riche en Glycine et Proline (la Proline est particulièrement apte à induire des coudes). Pauvre en Alanine et Valine.

• Boucle :

  • Peut atteindre une vingtaine de résidus.

  • Se situe généralement vers l'extérieur de la protéine et établit de nombreuses liaisons hydrogène avec l'eau environnante (souplesse).

  • Structure plus aléatoire, mais essentielle pour la flexibilité et l'activité des protéines (sites de reconnaissance, sites actifs).

V.C. Structure Tertiaire (Tridimensionnelle)

• C'est l'organisation spatiale et le repliement global d'une seule chaîne polypeptidique.

• Elle est directement dictée par la structure primaire et résulte de l'agencement des structures secondaires (hélices, feuillets, coudes, boucles) entre elles, ou de leur absence (domaines désordonnés).

• Les interactions non-covalentes (hydrophobes, liaisons H, liaisons ioniques, Van der Waals) et les ponts disulfures (covalents) stabilisent cette structure.

• Les résidus hydrophobes tendent à se regrouper à l'intérieur de la protéine, tandis que les résidus hydrophiles sont exposés à l'extérieur, en contact avec l'environnement aqueux.

• La structure tertiaire est déstabilisée par la dénaturation (chaleur, agents dénaturants comme SDS, Urée 8M, chlorure de guanidine qui rompent les liaisons non-covalentes), entraînant une perte de l'activité des protéines.

V.D. Structure Quaternaire

• Concerne l'organisation complexe des protéines multimériques, c'est-à-dire composées de plusieurs sous-unités polypeptidiques distinctes.

• Elle résulte de l'association de plusieurs structures tertiaires (chaînes polypeptidiques individuelles) pour former un complexe fonctionnel (ex: dimère, trimère, tétramère comme l'hémoglobine).

• Les sous-unités sont maintenues ensemble par les mêmes types de forces que celles stabilisant la structure tertiaire (liaisons non-covalentes et parfois ponts disulfures inter-chaînes).

• Une sous-unité est un peptide entier, ne doit pas être confondu avec un fragment de protéine résultant d'une cassure.

VI. Motifs et Domaines Protéiques

VI.A. Notions de Motifs et Domaines

• Les motifs et les domaines sont des combinaisons spécifiques de structures secondaires.

• Ils peuvent se retrouver dans différentes protéines, leur conférant une fonction commune ou une caractéristique structurelle reconnaissable.

VI.B. Exemples de Motifs et Domaines

• Motif hélice-coude-hélice () :

  • Composé de deux hélices séparées par un coude.

  • Présent dans de nombreuses protéines qui se fixent spécifiquement au sillon de l’ADN (ex: facteurs de transcription).

• Motif ou domaine immunoglobulinique :

  • Élément constitutif des immunoglobulines (anticorps).

  • Structure globulaire compacte et rigide, principalement constituée de feuillets (souvent antiparallèles à 3 ou 4 brins).

  • Les feuillets sont souvent associés par des ponts disulfures.

VII. Prédiction de Structure et Bioinformatique

• L'environnement conformationnel de chaque acide aminé est défini par ses propriétés spécifiques.

• La corrélation entre la composition en acides aminés d'une protéine et sa structuration secondaire a permis de définir des probabilités de présence d'acides aminés dans les différentes structures secondaires.

• Grâce aux avancées bio-informatiques et aux banques de données protéiques, il est possible de réaliser des prédictions de structures 3D (par homologie ou modélisation de novo) et d'associer un modèle structurel à une fonction potentielle.

VIII. Fonctions des Protéines : Le Premier Rang du Vivant

Les protéines remplissent une multitude de rôles essentiels dans l'organisme :

1. Créer et maintenir une structure :

   • Protéines du cytosquelette (ex: actine) : Maintiennent la forme, la taille et la configuration des cellules, impliquées dans le mouvement cellulaire.

   • Protéines des tissus de soutien (ex: collagène, élastine) : Forment la matrice extracellulaire, définissent la charpente des organes et des tissus.

2. Reconnaître et se défendre :

   • Immunoglobulines (anticorps) : Reconnaissent le "soi" et le "non-soi". Elles possèdent des régions stables pour la structure et des régions variables pour s'adapter spécifiquement aux antigènes.

3. Transporter :

   • Transporteurs transmembranaires : Permettent le passage sélectif d'éléments hydrophiles à travers la membrane lipidique hydrophobe (canaux, pompes).

   • Transporteurs de petites molécules : Ex: hémoglobine pour le transport de l'oxygène des poumons aux tissus périphériques.

4. Transformer : Catalyse de réactions chimiques (enzymes).

   • Les enzymes accélèrent les réactions chimiques de manière spécifique, permettant leur déroulement rapide et efficace avec une faible dépense énergétique.

   • Ex: glycogène phosphorylase dans le métabolisme du glucose.

5. Bouger - Se déplacer :

   • Protéines motrices : Impliquées dans la contraction musculaire (actine, myosine) et les mouvements intracellulaires (kinésines, dynéines).

6. Informer - Signaler :

   • Récepteurs : Reconnaissent des petites molécules (ligands) et transmettent un message à l'intérieur de la cellule.

   • Éléments de cascades de signalisation : Assurent la transformation et l'amplification d'un signal (ex: cascade d'activation de la glycogène phosphorylase).

IX. Exposition des Résidus des Protéines dans un Environnement Biologique

Cette règle est une des bases principales de la mise en place de la structure tridimensionnelle fonctionnelle des protéines :

• La quasi-totalité des protéines solubles exposent leurs résidus hydrophiles à l'extérieur, en contact avec l'eau.

• Les résidus hydrophobes sont enfouis à l'intérieur de la structure protéique pour minimiser leur exposition à l'eau.

• Exception notoire : Les protéines transmembranaires. Elles exposent certains résidus hydrophobes en périphérie de leur domaine transmembranaire, leur permettant de s'enchâsser et d'interagir avec la bicouche lipidique hydrophobe de la membrane cellulaire.