Domaines protéiques
Répétitions : repeat
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Dans une protéine, une répétition est un bloc de séquence peptidique reproduit plus d'une fois dans l'ensemble de la séquence de la protéine, à l'identique ou de manière très semblable.
Vue d'ensemble
En général, ces répétitions contiennent de 30 à 40 résidus qui peuvent prendre une forme particulière, en particulier solénoïdale.
On peut trouver des répétitions plus courtes, mais qui ont une structure désordonnée. C'est le cas par exemple des :
- de la sous-unité RPB1 de l'ARN polymérase II, Tyr–Ser–Pro–Thr–Ser–Pro–Ser, essentiels à l'activité polymérase,
- de la protéine APC dans le motif linéaire de liaison de l'axine (motif SAMP de 16 résidus), et à la β-caténine de 15 (15R) et 20 résidus (20R)…
Certaines répétitions ordonnées sont courtes comme par exemple :
- dans les répétitions de trois résidus du collagène (collagen repeat),
- dans les répétitions pentapeptidiques formant les structures en hélice β.
Structure
Les domaines protéiques en solénoïdes se présentent sous deux formes :
- les solénoïdes linéaires, ou ouverts, plus ou moins hélicoïdaux,
- les solénoïdes circulaires, ou fermés.
Solénoïdes linéaires (ouverts)
Un solénoïde ouvert (ou solénoïde α) est une structure protéique dont les répétitions N- et C-terminales n'entrent pas en interaction.
- Ces solénoïdes sont en général en forme de fers à cheval ou de banane, plus ou moins linéaires suivant le nombre de répétitions.
- Ce nombre varie entre 2 à plus de 50.
Remarque : Le terme solénoïde α est utilisé différemment selon les auteurs, c'est pourquoi nous utilisons le terme solénoïde ouvert (solénoïde α).
On retrouve ces structures dans :
Les classes les plus abondantes de protéines comportant des répétitions contiennent :
- des répétitions riches en leucine (LRR : leucine-rich repeat ), en forme de fer à cheval,
- des répétitions d'ankyrine (ANK),
- des répétitions armadillo ou tatou (ARM) et des répétitions HEAT qui leur sont associées,
- des répétitions de specrine,
- des répétitions tétratricopeptide (TRP : tetratricopeptide repeat),
- des répétitions cadhérine,
- des répétitions EGF…
Les résidus d'interaction protéine/protéine, dispersés sur les deux protéines, sont rarement spécifiques à la répétition.
Les extrémités N-terminale et C-terminale peuvent être allongées par de nouvelles répétitions ou raccourcies par l'élimination de certaines d'entre elles, sans que cela ait un impact significatif sur la stabilité de l'ensemble du domaine (Evolution of protein structures and functions 2002).
Solénoïdes circulaires (fermés)
Un solénoïde fermé est une structure protéique dont les répétitions N- et C-terminales entrent en interaction.
- Ces solénoïdes sont circulaires, en forme de roue.
- Ce nombre varie entre 4 et 75.
Ces répétitions comprennent :
- les répétitions WD40 ou répétition β-transducine,
- les motifs Kelch,
- les tonneaux β (β barrel),
- le trèfle β (β trefoil fold).
Ces solénoïdes sont le plus souvent des modules d'interaction protéine/protéine, le plus souvent le site de liaison est situé sur l'axe du solénoïde.
Supra-domaines de motifs répétés
Certaines protéines contiennent des répétitions de domaines " normaux " en tandem pour former un structure fixe à fonction spécifique, i.e. qui n'est pas portée par le domaine individuel (Supra-domains: Evolutionary Units Larger than Single Protein Domains 2004).
On peut citer comme exemple le tandem de domaines BRCT (after the C-terminal domain of a breast cancer susceptibility protein) de la protéine BRCA (breast cancer 1) et MDC1 (mediator of DNA damage checkpoint protein 1).
- Ces domaines en tandem, impliqués dans les réparations de l'ADN, sont séparés par une fissure (Functional evolution of BRcT Domains from Binding DnA to protein 2011).
- C'est à ce niveau que se fixent les peptides phosphorylés (BRCT domains Easy as one, two, three 2011).
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