Structure et fonction des protéines

Les protéines sont des polymères linéaires d’acides aminés unis par des liaisons peptidiques. Il existe 20 acides aminés standards, tous de configuration L chez les eucaryotes. Chaque acide aminé possède un carbone α asymétrique (sauf la glycine) lié à un groupe amine, un groupe carboxyle, un atome d’hydrogène et une chaîne latérale R variable. C’est la nature de cette chaîne R qui confère à chaque acide aminé ses propriétés physico-chimiques : polaire, apolaire, chargé, etc. Ces propriétés conditionnent le repliement et la fonction de la protéine finale.

Les acides aminés s’assemblent par une réaction de condensation entre le groupe carboxyle d’un acide aminé et le groupe amine d’un autre, avec élimination d’une molécule d’eau. La liaison covalente qui en résulte est une liaison amide, appelée liaison peptidique. La répétition de cette réaction forme une chaîne polypeptidique dont l’ordre des résidus constitue la structure primaire. Cette liaison est rigide et plane en raison de la résonance, ce qui limite la rotation et influence le repliement.

La structure des protéines s’organise en quatre niveaux hiérarchiques. La structure primaire est la séquence linéaire en acides aminés. La structure secondaire correspond à des repliements locaux stabilisés par des liaisons hydrogène entre le squelette peptidique : hélices α et feuillets β. La structure tertiaire est le repliement tridimensionnel global de la chaîne, maintenu par des interactions faibles et des ponts disulfure. Enfin, la structure quaternaire résulte de l’assemblage de plusieurs chaînes polypeptidiques (sous-unités).

Les protéines assurent une multitude de fonctions biologiques. Les enzymes catalysent les réactions chimiques (ex : hexokinase). Les protéines de transport acheminent des molécules (hémoglobine pour l’O₂, albumine pour les acides gras). Les protéines structurales confèrent forme et résistance (collagène, kératine). Certaines protéines sont des messagers (insuline) ou des récepteurs. La perte de la conformation native (dénaturation) entraîne une perte de fonction, souvent irréversible.