Les acides aminés sont des composés organiques qui servent de éléments constitutifs des protéines. Chaque acide aminé contient un groupe amino, un groupe carboxyle, un atome d’hydrogène et une chaîne latérale unique (groupe R) attachée à un carbone alpha central. Vingt acides aminés standards sont codés par le code génétique.
Classification par propriétés de chaîne latérale
Acides aminés non polaires et hydrophobes
Ces acides aminés ont des chaînes latérales hydrophobes et ont tendance à se regrouper à l’intérieur des protéines. Ils comprennent la glycine, l’alanine, la valine, la leucine, l’isoleucine, la méthionine, la proline, la phénylalanine et le tryptophane. La proline est unique car sa chaîne latérale forme un anneau avec le groupe amino.
Acides aminés polaires non chargés
Ces acides aminés ont des chaînes latérales qui peuvent former des liaisons hydrogène avec l’eau. Ils comprennent la sérine, la thréonine, la cystéine, la tyrosine, l’asparagine et la glutamine. La cystéine peut former des liaisons disulfure qui stabilisent la structure des protéines.
Acides aminés (basiques) chargés positivement
Ces acides aminés ont des chaînes latérales chargées positivement au pH physiologique. Ils comprennent la lysine, l’arginine et l’histidine. L’histidine a un pKa proche du pH physiologique, lui permettant d’agir comme donneur ou accepteur de protons dans les sites actifs enzymatiques.
Acides aminés chargés négativement (acides)
Ces acides aminés ont des chaînes latérales chargées négativement au pH physiologique. Ils comprennent l’acide aspartique et l’acide glutamique. Leurs groupes carboxyle sont souvent impliqués dans les ponts salins et la liaison des métaux.
Propriétés spéciales
Point isoélectrique
Chaque acide aminé a une caractéristique point isoélectrique (pI) - le pH auquel il ne porte aucune charge nette. À des valeurs de pH inférieures au pi, l’acide aminé est chargé positivement ; au-dessus du pi, il est chargé négativement.
Activité optique
Tous les acides aminés standards, à l’exception de la glycine, sont [chiraux] (/guides/stereochemistry-and-chirality.html), existant sous forme d’énantiomères L et D. Seuls les acides aminés L sont incorporés aux protéines par le ribosome.
Pertinence pratique des propriétés des acides aminés dans le travail sur les protéines
Le point isoélectrique (pI) de chaque acide aminé détermine la charge nette d’une protéine à un pH donné et régit les méthodes de séparation basées sur la charge telles que la chromatographie par échange d’ions et l’électrophorèse de zone capillaire (/guides/électrophorèse de zone capillaire) (CZE), où les protéines et les peptides migrent à différentes vitesses en fonction de leur rapport charge/taille. Choisissez une colonne échangeuse de cations (résine chargée négativement) lorsque le pI de la protéine cible est supérieur au pH du tampon (protéine nette positive), ou une colonne échangeuse d’anions lorsque le pi est inférieur au pH du tampon (protéine nette négative). Par exemple, si une protéine a un pH de 5,5, utilisez un échange d’anions à pH 8,0 pour lier la protéine chargée négativement. L’hydrophobicité des chaînes latérales d’acides aminés entraîne la séparation HPLC en phase inverse : les colonnes C18 retiennent plus fortement les résidus non polaires, de sorte que l’ordre d’élution est en corrélation avec l’indice d’hydrophobicité (échelle de Kyte-Doolittle). La leucine et l’isoleucine ont le caractère hydrophobe le plus élevé, tandis que l’arginine et la lysine sont les plus hydrophiles. Les modifications post-traductionnelles (PTM) modifient les propriétés d’acides aminés spécifiques. La phosphorylation de la sérine, de la thréonine ou de la tyrosine ajoute une charge négative et est détectée par déplacement de masse (+80 Da) ou par anticorps anti-phospho dans le Western blot. La glycosylation de l’asparagine (liée N) ou de la sérine/thréonine (liée O) augmente le poids moléculaire et le caractère hydrophile, ce qui peut être exploité pour la purification par chromatographie d’affinité lectine. L’ubiquitination cible les résidus de lysine et marque les protéines pour la dégradation protéasomale – détectée par un déplacement de masse de 8,5 kDa par molécule d’ubiquitine. Des liaisons peptidiques se forment entre le groupe carboxyle d’un acide aminé et le groupe amino d’un autre, libérant de l’eau – cette réaction de condensation est catalysée par le ribosome lors de la traduction et nécessite de l’énergie GTP.
Application du monde réel
L’insuline humaine recombinante est produite dans E. coli sous forme de protéine de fusion. Après purification par chromatographie échangeuse d’ions exploitant le pI de l’insuline (5.3), la protéine est repliée et les liaisons disulfure entre les résidus cystéine (CysA6-CysA11, CysA7-CysB7, CysA20-CysB19) peuvent se former par oxydation contrôlée. L’insuline correctement repliée est séparée des formes mal repliées par HPLC en phase inverse sur la base des différences d’hydrophobie de surface.
