Proline - Proline

Proline
Formule développée de la proline
formule topologique de la proline
Proline-de-xtal-3D-bs-17-view-B.png
Proline-de-xtal-3D-sf-view-B.png
Noms
Nom IUPAC
Proline
Nom IUPAC systématique
Acide pyrrolidine-2-carboxylique
Identifiants
Modèle 3D ( JSmol )
80812
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
Banque de médicaments
Carte d'information de l'ECHA 100.09.264 Modifiez ceci sur Wikidata
Numéro CE
26927
KEGG
Engrener Proline
CID PubChem
Numéro RTECS
UNII
  • InChI=1S/C5H9NO2/c7-5(8)4-2-1-3-6-4/h4,6H,1-3H2,(H,7,8) ChèqueOui
    Clé : ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N ChèqueOui
  • InChI=1/C5H9NO2/c7-5(8)4-2-1-3-6-4/h4,6H,1-3H2,(H,7,8)
  • (S)-Proline/ L -proline : C1C[C@H](NC1)C(=O)O
  • (S)-Proline zwitterion : [O-]C(=O)[C@H](CCC2)[NH2+]2
Propriétés
C 5 H 9 N O 2
Masse molaire 115,132  g·mol -1
Apparence Cristaux transparents
Point de fusion 205 à 228 °C (401 à 442 °F ; 478 à 501 K) (se décompose)
Solubilité 1.5g/100g d'éthanol 19 degC
log P -0.06
Acidité (p K a ) 1,99 (carboxyle), 10,96 (amino)
Dangers
Fiche de données de sécurité Voir : page de données
Phrases S (obsolètes) S22 , S24/25
Page de données supplémentaires
Indice de réfraction ( n ),
Constante diélectriquer ), etc.

Données thermodynamiques
Comportement des phases
solide-liquide-gaz
UV , IR , RMN , MS
Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa).
??N vérifier  ( qu'est-ce que c'est   ?) ChèqueOui??N
Références de l'infobox

La proline (symbole Pro ou P ) est un acide organique classé comme acide aminé protéinogène (utilisé dans la biosynthèse des protéines ), bien qu'il ne contienne pas le groupe aminé -NH
2
mais c'est plutôt une amine secondaire . L'azote aminé secondaire est sous forme protonée NH 2 + dans des conditions biologiques, tandis que le groupe carboxy est sous forme déprotonée -COO - . La "chaîne latérale" du carbone α se connecte à l'azote formant une boucle pyrrolidine , le classant comme un acide aminé aliphatique . Il n'est pas essentiel chez l'homme, ce qui signifie que le corps peut le synthétiser à partir de l'acide aminé non essentiel L - glutamate . Il est codé par tous les codons commençant par CC (CCU, CCC, CCA et CCG).

La proline est le seul acide aminé secondaire protéinogène qui est une amine secondaire, car l'atome d'azote est attaché à la fois au carbone et à une chaîne de trois carbones qui forment ensemble un cycle à cinq chaînons.

Histoire et étymologie

La proline a été isolée pour la première fois en 1900 par Richard Willstätter qui a obtenu l'acide aminé en étudiant la N-méthylproline, et a synthétisé la proline par la réaction du sel de sodium du malonate de diéthyle avec le 1,3-dibromopropane . L'année suivante, Emil Fischer a isolé la proline de la caséine et les produits de décomposition de l'ester -phtalimido-propylmalonique, et a publié la synthèse de la proline à partir de l'ester de phtalimide propylmalonique.

Le nom proline vient de la pyrrolidine , l'un de ses constituants.

Biosynthèse

La proline est biosynthétiquement dérivée de l'acide aminé L - glutamate . Le glutamate-5-semialdéhyde est d'abord formé par la glutamate 5-kinase (dépendante de l'ATP) et la glutamate-5-semialdéhyde déshydrogénase (qui nécessite du NADH ou du NADPH). Celui-ci peut alors soit se cycliser spontanément pour former de l'acide 1-pyrroline-5-carboxylique , qui est réduit en proline par la pyrroline-5-carboxylate réductase (en utilisant NADH ou NADPH), soit transformé en ornithine par l' ornithine aminotransférase , suivi d'une cyclisation par l' ornithine cyclodéaminase pour former la proline.

Structure zwitterionique des deux énantiomères de la proline : ( S )-proline (gauche) et ( R )-proline

Activité biologique

La L- Proline s'est avérée agir comme un faible agoniste du récepteur de la glycine et des récepteurs ionotropes du glutamate NMDA et non-NMDA ( AMPA / kainate ) . Il a été proposé qu'il s'agisse d'une excitotoxine endogène potentielle . Chez les plantes , l'accumulation de proline est une réponse physiologique courante à divers stress mais fait également partie du programme de développement dans les tissus génératifs (par exemple le pollen ).

Propriétés dans la structure des protéines

La structure cyclique distinctive de la chaîne latérale de la proline confère à la proline une rigidité conformationnelle exceptionnelle par rapport aux autres acides aminés. Il affecte également le taux de formation de liaisons peptidiques entre la proline et d'autres acides aminés. Lorsque la proline est liée sous forme d'amide dans une liaison peptidique, son azote n'est lié à aucun hydrogène, ce qui signifie qu'elle ne peut pas agir en tant que donneur de liaison hydrogène , mais peut être un accepteur de liaison hydrogène.

La formation de liaison peptidique avec le Pro-ARNt Pro entrant est considérablement plus lente qu'avec tout autre ARNt, ce qui est une caractéristique générale des acides N-alkylaminés. La formation de liaison peptidique est également lente entre un ARNt entrant et une chaîne se terminant par la proline ; avec la création de liaisons proline-proline la plus lente de toutes.

La rigidité conformationnelle exceptionnelle de la proline affecte la structure secondaire des protéines à proximité d'un résidu de proline et peut expliquer la prévalence plus élevée de la proline dans les protéines des organismes thermophiles . La structure secondaire des protéines peut être décrite en termes d' angles dièdres , et du squelette protéique. La structure cyclique de la chaîne latérale de la proline verrouille l'angle à environ -65°.

La proline agit comme un perturbateur structurel au milieu d' éléments de structure secondaires réguliers tels que les hélices alpha et les feuillets bêta ; cependant, la proline se trouve couramment comme premier résidu d'une hélice alpha et également dans les brins de bord des feuillets bêta . La proline se trouve également couramment dans les virages (un autre type de structure secondaire) et aide à la formation de virages bêta. Cela peut expliquer le fait curieux que la proline est généralement exposée au solvant, bien qu'elle ait une chaîne latérale complètement aliphatique .

Plusieurs prolines et/ou hydroxyprolines d'affilée peuvent créer une hélice polyproline , la structure secondaire prédominante du collagène . L' hydroxylation de la proline par la prolyl hydroxylase (ou d'autres ajouts de substituants électroattracteurs tels que le fluor ) augmente de manière significative la stabilité conformationnelle du collagène . Par conséquent, l'hydroxylation de la proline est un processus biochimique critique pour le maintien du tissu conjonctif des organismes supérieurs. Des maladies graves telles que le scorbut peuvent résulter de défauts de cette hydroxylation, par exemple, des mutations de l'enzyme prolyl hydroxylase ou un manque du cofacteur ascorbate (vitamine C) nécessaire .

Isomérisation cis-trans

Les liaisons peptidiques à la proline et à d'autres acides aminés N- substitués (tels que la sarcosine ) sont capables de peupler à la fois les isomères cis et trans . La plupart des liaisons peptidiques adoptent massivement le trans isomère (typiquement 99,9% dans des conditions non déformées), principalement parce que l'hydrogène d'amide ( trans isomères) offre répulsion moins stérique à la précédente C α atome de effectue les opérations suivantes C α atome ( cis isomère). En revanche, les isomères cis et trans de la liaison peptidique X-Pro (où X représente n'importe quel acide aminé) subissent tous deux des conflits stériques avec la substitution voisine et ont une différence d'énergie beaucoup plus faible. Par conséquent, la fraction de liaisons peptidiques X-Pro dans l' isomère cis dans des conditions sans contrainte est significativement élevée, avec des fractions cis typiquement comprises entre 3 et 10 %. Cependant, ces valeurs dépendent de l'acide aminé précédent, les résidus Gly et aromatiques produisant des fractions accrues de l' isomère cis . Des fractions cis jusqu'à 40 % ont été identifiées pour les liaisons peptidiques Aromatic-Pro.

D'un point de vue cinétique, l' isomérisation de la proline cis - trans est un processus très lent qui peut entraver la progression du repliement de la protéine en piégeant un ou plusieurs résidus de proline cruciaux pour le repliement de l'isomère non natif, en particulier lorsque la protéine native nécessite l' isomère cis . En effet, les résidus de proline sont exclusivement synthétisés dans le ribosome sous la forme d'isomère trans . Tous les organismes possèdent des enzymes prolyl isomérases pour catalyser cette isomérisation, et certaines bactéries ont des prolyl isomérases spécialisées associées au ribosome. Cependant, toutes les prolines ne sont pas essentielles pour le repliement, et le repliement des protéines peut se dérouler à un rythme normal malgré le fait qu'il existe des conformères non natifs de nombreuses liaisons peptidiques X-Pro.

Les usages

La proline et ses dérivés sont souvent utilisés comme catalyseurs asymétriques dans les réactions d' organocatalyse de la proline . La réduction de CBS et la condensation d'aldol catalysée par la proline en sont des exemples marquants.

En brassage, des protéines riches en proline se combinent avec des polyphénols pour produire un trouble (turbidité).

La L- Proline est un osmoprotecteur et est donc utilisée dans de nombreuses applications pharmaceutiques et biotechnologiques.

Le milieu de croissance utilisé dans la culture de tissus végétaux peut être complété par de la proline. Cela peut augmenter la croissance, peut-être parce que cela aide la plante à tolérer les stress de la culture tissulaire. Pour le rôle de la proline dans la réponse au stress des plantes, voir § Activité biologique .

Spécialités

La proline est l'un des deux acides aminés qui ne suivent pas le tracé typique de Ramachandran , avec la glycine . En raison de la formation d'anneaux liés au carbone bêta, les angles et autour de la liaison peptidique ont moins de degrés de rotation admissibles. En conséquence, on le trouve souvent dans les "tours" des protéines car son entropie libre (ΔS) n'est pas aussi grande que les autres acides aminés et donc sous une forme repliée par rapport à une forme dépliée, le changement d'entropie est plus petit. De plus, la proline est rarement trouvée dans les structures et car elle réduirait la stabilité de telles structures, car sa chaîne latérale α-N ne peut former qu'une seule liaison azote.

De plus, la proline est le seul acide aminé qui ne forme pas de couleur rouge/violet lorsqu'il est développé par pulvérisation de ninhydrine pour une utilisation en chromatographie . La proline, à la place, produit une couleur orange/jaune.

Synthèse

La proline racémique peut être synthétisée à partir du malonate de diéthyle et de l' acrylonitrile :

DL-Proline synth.png

Évolution

Plusieurs études évolutives indépendantes utilisant différents types de données ont suggéré que la proline appartient à un groupe d'acides aminés qui constituaient le premier code génétique. Par exemple, les régions de faible complexité (dans les protéines), qui peuvent ressembler aux proto-peptides du code génétique précoce, sont fortement enrichies en proline.

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

  • Balbach, J.; Schmid, FX (2000), « Isomérisation de la proline et sa catalyse dans le repliement des protéines », dans Pain, RH (éd.), Mécanismes de repliement des protéines (2e éd.), Oxford University Press, pp. 212-49, ISBN 978-0-19-963788-1.
  • Pour un aperçu scientifique complet des troubles du métabolisme de la proline et de l'hydroxyproline, on peut consulter le chapitre 81 de OMMBID Charles Scriver , Beaudet, AL, Valle, D., Sly, WS, Vogelstein, B., Childs, B., Kinzler, KW ( Consulté en 2007). Les bases métaboliques et moléculaires en ligne des maladies héréditaires . New York : McGraw-Hill. - Résumés de 255 chapitres, texte intégral à travers de nombreuses universités. Il existe également le blog OMMBID .

Liens externes