Conformation des chaînes peptidiques

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Energétique

On rappelle que les différentes conformations d'une molécule sont obtenues sans rupture de liaison covalente et sont définies par leur structure tridimensionnelle. On ne considère que les conformations les plus stables, qui ont une durée de vie notable, à l'exclusion des conformations de plus haute énergie qui n'apparaissent de façon transitoire que lors des transition entre les conformations stables. L'énergie des conformations stables conditionnent leur abondance relative. L'énergie des conformations instables conditionnent la vitesse de passage d'une conformation stable à une autre. Pour ce qui concerne la chaîne principale des protéines, il existe deux liaisons simples (N-C et C-CO) pour lesquelles un grand nombre de conformations est possible. Entre chaque acide aminé, il existe une liaison C-N, ayant un caractère partiel de double liaison, ce qui fait que seules les conformations cis et trans sont possibles.

On observe que les acides aminés peuvent exister dans 8 conformations différentes en moyenne. Une protéine contenant 100 acides aminés serait donc susceptible d'adopter 8100 conformations différentes (soit 1090 conformations environ). Même si ces conformations ne sont pas toutes possibles, compte tenu de l'occupation de l'espace, il en reste un nombre astronomique. La conclusion que l'on peut en tirer est que, dans une protéine non structurée, chaque molécule d'un échantillon existe dans une conformation unique à un moment donné. On verra de plus que la durée de vie de chaque conformationest également très courte.

Enthalpie et entropie

Le choix par une protéine d'une conformation unique (identique pour toutes les molécules) coûte très cher en terme de perte d'entropie de l'ensemble. En effet, la différence d'entropie entre la collection N conformations possibles et la conformation unique vaut DS = R Ln N (R constante des gaz parfaits). En terme d'enthalpie libre, le passage à une seule conformation demande de contrebalancer l'énergie d'origine entropique, c'est à dire T.DS, par une énergie d'interaction entre résidus, qui est donc de caractère enthalpique. Pour une protéine de 100 acides aminés dont chacun pourrait adopter seulement 2 conformations à 25°C, cela correspond donc à une énergie de 172 kJ.mol-1 soit 41 kcal. mol-1. Si on prenait en compte 8 conformations possibles, on aurait une énergie de 514 kJ. mol-1. Connaissant l'énergie d'une liaison H (de l'ordre de 2-4 kcal.mol-1) on voit que le nombre de ces liaisons H nécessaires à l'obtention d'une structure unique est relativement faible. Il existe d'autres interactions (van der Waals, ioniques, hydrophobes) qui participent à la stabilisation de la structure, mais la réflexion générale que l'on doit garder est que la stabilité globale de la structure unique DG = DH- T.DS est relativement faible : la non-structure native (sortant du ribosome) et la structure native finale unique ont des énergies relativement proches l'une de l'autre.

AnglesF, Y et w

Les angles F, Y et w qui précisent les conformations possibles pour chaque acide aminé sont définis, pour les atomes de la chaîne principale, l'angle dièdre étant compté positivement quand on déplace dans le sens des aiguilles d'une montre l'atome situé en avant pour qu'il se superpose à l'atome situé en arrière (dans la représentation de Newmann). On vérifie que par ce moyen, la valeur et le signe de l'angle ne dépend pas du sens dans lequel on parcourt la chaîne. Par convention, la position trans correspond à 180° (et donc l'angle -180°) n'existe pas.

L'angle w ne prend que des valeurs proches de 0° pour cis, et de 180° pour trans.

Les conformations de la chaîne latérales sont mesurées par des angles ci, où i représente le numéro de l'atome depuis le carbone de la chaîne principale.

Diagramme de Ramachandran

Tous les angles ne sont pas possibles pour de simples considérations géométriques. Des modèles atomiques, prenant en compte les distances interatomiques connues et les rayons de van der Waals, permettent d'observer que certains angles sont beaucoup plus probables que d'autres selon la nature des acides aminés. Des conformations sont donc plus stables que d'autres, telles qu'on peut les observer ou les calculer. Le diagramme de Ramachandran précise les couples de valeurs F, observées pour les protéines de structure connue (voir exemple du domaine de fixation de la thyrotropine dont le fichier pdb est 1XUM). Les 3 zones qui contiennent la plus grande partie des résidus sont entourés en jaune et en bleu selon leur plus grande probabilité. Les valeurs d'angle définies dans le tableau ci-dessous sont reportées (D représente les formes polyProI, polyProII et polyGlyII; aG correspond à l'hélice gauche). On voit ci-dessous que celles-ci correspondent aux structures secondaires majeures rencontrées.

Vitesse de rotation

Dans les peptides courts (non structurés) les différentes conformations possibles ont des énergies relativement proches (quelques kcal.mol-1 de différences), si bien que ces peptides adoptent différentes combinaison de conformations (c'est d'ailleurs pour cela que l'on les qualifie de non structurés). Le passage d'une conformation à l'autre est généralement rapide ( temps de vie de l'ordre de 1 ns) pour les angles F , tandis qu'elle est beaucoup plus lente (de l'ordre de 20 min pour les Pro) pour les liaisons amides. Bien entendu, de telles vitesses ne sont pas observées pour la plus grande partie des structures protéiques, qui ont des mouvements à la fois généralement assez lents, mais surtout de faible amplitude lorsqu'ils existent.

Structure secondaire

Les valeurs de F et Y sont données dans le tableau pour les principales conformations décrites plus loin.

Structure   Angles (degrés)   Résidus par tour Translation par résidu (Å)
  F Y w    
b antiparallèle -139 +135 -178 2.0 3.4
b parallèle -119 +113 180 2.0 3.2
Hélice a droite -57 -47 180 3.6 1.50
Hélice 310 -49 -26 180 3.0 2.00
Hélice p -57 -70 180 4.4 1.15
PolyPro I -83 +158 0 3.38 1.9
PolyPro II -78 +149 180 3.00 3.12
PolyGly II -80 +150 180 3.0 3.1

L'hélice a

La terminologie hélice "a" n'est basée que sur une classification ancienne, antérieure à la détermination de la structure. L'hélice a est très quasiment toujours une hélice droite (qui fait tourner dans le sens des aiguilles d'une montre quand on progresse le long de la chaîne principale, pourvu que l'œil soit toujours du côté dont on s'éloigne).


Elle contient 3,6 résidus par tour, soit une translation de 5,41 Å par tour. Les atomes sont bien compactés, ce qui est favorable aux interactions de Van der Waals. Un atome d'oxygène de carbonyle participe à une liaison H avec le NH appartenant à un acide aminé situé à 4 positions plus loin dans la chaîne (parcourue dans le sens N ->C).


Cette liaison presque droite fait 2.86 Å de long. Surtout, elle est présente pour tous les résidus et très répétitive tout le long de la chaîne ce qui renforce la stabilité de l'ensemble. Le centre de l'hélice est "vide",


mais avec un diamètre très faible, insuffisant pour laisser la place à une molécule ou un ion.


Les chaînes latérales sont tournées vers l'extérieur de l'hélice L' hélice a pourrait être gauche (les angles et de même valeur absolue mais de signe opposé à celui de l'hélice droite), mais les chaînes latérales des acides aminés de la série L recouvrent de façon trop importante la chaîne principale. Cette structure est beaucoup moins stable et donc elle est très peu observée. Dans le reste de ce texte, le mot hélice a signifie hélice droite. Elle est schématisée dans les structures protéiques par :

et  selon l'axe de vision.


Dans les protéines, l'hélice a n'est pas toujours exactement celle qui vient d'être décrite. Les angles et sont souvent de -62 et -41 ° respectivement (plutôt que de -57 et -47), ce qui permet que l'oxygène du carbonyle s'écarte de l'axe de l'hélice, la liaison H est encore moins droite, ce qui permet peut-être à l'oxygène de former des liaisons hydrogènes simultanément avec le NH en i+4 et avec l'eau ou d'autres donneurs.

Comme toutes les liaisons peptidiques et les liaisons hydrogène sont parallèles, l'hélice a est très polarisée. Son moment dipolaire correspond à une charge de 0.5-0.7 électron sur chaque extrémité (N-terminal négative, C-terminale positive).

Les chaînes latérales ne peuvent pas prendre n'importe quelle conformation dans l'hélice. La conformation g+ de la première liaison (Ca avec Cb) est interdite car elle conduit un recouvrement avec la chaîne principale. Si le Cb est secondaire (V, I, T) leurs conformations sont encore plus restreintes. Les résidus polaires tels que S, T, D et N peuvent former des liaisons hydrogènes avec les liaisons peptidiques de la chaîne principale. Ceci est souvent observé en extrémité des hélices a, où il n'y a plus de groupe donneur en n+4. Le groupe Pro n'est pas compatible avec l'hélice a parce que les atomes du cycle recouvrent les atomes de la hélice a et qu'il n'existe pas de NH pour la liaison hydrogène.

L'hélice a qui est souvent observée n'est pourtant pas particulièrement stable en solution aqueuse pour une petite séquence isolée. L'hélice est formée rapidement (10-5 à 10-7 s), mais sa déstructuration est également rapide. La vitesse de formation est à peu près indépendante de sa longueur, contrairement à sa destruction qui ralentit très fortement en fonction de sa taille.

Une hélice de séquence courte est en fait soumise à une réorganisation permanente de sa structure à l'échelle atomique, due à l'agitation thermique, comme on peut le voir sur l'animation calculée par Henry Rzepa and Benjamin Whitaker

Le modèle qui permet de comprendre ce phénomène est le suivant :



La série de réactions suivante permet de représenter l'ensemble


Les différentes constantes de vitesse se trouvent dans la gamme 108-1011 s-1, ce qui fait que les constantes d'équilibre sont autour de 1. Le facteur de nucléation a est de l'ordre de 2 à 3,5.10-3.La constante d'équilibre entre la forme PS et l'hélice complète est donc K = [Hn]/[C]=a. sn. On voit que pour que K > 1, il faut que : s >(1/a)1/n . Il vient donc que, pour une valeur moyenne de a=3.10-3 , s>3.2, 1.8, 1.5 et 1.34 respectivement, pour des valeurs de n= 5, 10, 15 et 20. On voit donc que la formation de l'hélice est compatible avec une valeur de s très légèrement supérieure à 1, même si la nucléation est très défavorable. Ceci correspond à une très forte coopérativité de la propagation de l'hélice une fois commencée. Par ailleurs, les valeurs de kf et kd étant très grandes, l'hélice n'est pas très stable, des liaisons hydrogène se formant et se détruisant en permanence. Cependant K augmente de façon exponentielle avec n: les hélices les plus longues sont aussi les plus stables. Ce modèle ne s'applique pas strictement aux cas où chaque acide aminé participe différemment à la stabilisation de l'ensemble, comme c'est le cas d'une séquence contenant de nombreux résidus différents. On a estimé la valeur de s pour différents résidus en mesurant le déplacement de l'équilibre de formation d'une hélice a ( en équilibre avec la forme PS) lorsqu'on introduit chaque acide aminé en différentes positions dans un peptide synthétique ( O'Neil et DeGrado, Science, 250, 646, 1990). Le tableau ci-contre donne la valeur de l'énergie de stabilisation moyenne de la forme hélicoïdale (les valeurs stabilisantes sont négatives).

Acide aminé Stabilisation (kJ.mol-1) 
Ala -3.22
Arg -2.84
Lys -2.72
Leu -2.59
Met -2.09
Trp -1.88
Phe -1.71
Ser -1.46
Gln -1.38
Glu -1.13
Cys -0.96
Ile -0.96
Tyr -0.71
Asp -0.63
Val -0.59
Thr -0.46
Asn -0.29
His -0.25
Gly 0
Pro 12.5

Cette valeur indique une tendance utile bien qu'insuffisante. On verra plus loin une description de la statistique de la distribution des différents acides aminés dans les hélices des protéines (cf. Chou et Fassmann).

Caractère hydrophile, amphipathique ou hydrophobe

A cause de la régularité de l'hélicea, les résidus sont distribués de façon régulière dans l'espace par rapport à l'axe de l'hélice. Comme un tour complet (360°) est fait pour 3.6 résidus, cela signifie que chaque résidu s'est déplacé de 100° par rapport au précédent. On construit donc la roue suivante qui représente la localisation des différents résidus vus par un oeil qui regarde le long de cet axe. Les 18 premiers acides aminés sont disposés selon la figure. Les suivants recouvrent les premiers (19 et 1, 20 et 2 ...). De plus, sur une face donnée, les chaînes latérales se disposent en formant des encombrements répartis de façon régulière (25 et 45°), selon deux directions privilégiées, par rapport à l'axe de l'hélice. Cela a des conséquences sur l'organisation relative de deux (ou plus) hélices qui sera discutée plus tard.

Si tous les résidus (ou la plupart) sont hydrophobes sur une face de l'hélice, l'autre face étant tapissée de résidus hydrophiles, l'hélice a prend un caractère amphiphile qui peut lui permettre de s'associer à d'autres faces hydrophobes (d'hélice a, de membrane, de feuillet b etc. ...). Cette disposition a un effet très fort sur l'assemblage tridimensionnel des protéines.

Bien entendu si tous les résidus sont hydrophobes, l'hélice aura la même propriété. Ceci permet de prévoir les séquences transmembranaires hélicoïdales (voir plus loin prévision de séquences).

Le feuillet b

Le module de base est le brin b, dont la conformation est très étendue,



et que l'on peut assimiler à une hélice contenant seulement deux résidus par tour (puisque l'on retrouve la même disposition des résidus tous les deux résidus) et un déplacement de 3.4A° par résidu. Cette conformation n'est pas stable si elle est isolée, car aucune liaison H n'y apparaît. Elle n'est stable que dans les feuillets b, dans lesquels les liaisons H s'établissent entre deux brins b différents soit parallèles soit antiparallèles.


Feuillet de 4 brins anti parallèles


Feuillet de 4 brins parallèles

Les dipôles individuels de chaque liaison peptidique sont de plus orientés de façon favorable. Les feuillets antiparallèles sont intrinsèquement plus stables que les parallèles, bien que la nature des résidus puisse inverser cette tendance. Les résidus adjacents dans le même brin sont alternativement sur une face et l'autre du feuillet. Ils n'interagissent pas ensemble. Par contre, des interactions existent entre les chaînes latérales appartenant à deux brins adjacents, ainsi d'ailleurs qu'avec la chaîne principale.
 
Le feuillets b n'est pas vraiment plat. L'ensemble est soumis à une torsion, qui est anti-horaire dans les protéines.

Le feuillets b n'est pas une véritable structure secondaire car les interactions se passent entre brins très distants dans la structure primaire. Les parties qui servent de connexion entre les différents brins d'un même feuillet ont des structures très différentes, ce qui influence l'organisation du feuillet lui-même. Il existe peu de modèles polypeptidiques de feuillets b à cause de ce fait. C'est ainsi que PolyTyr, PolyLys et Poly carboxyméthylCys peuvent former des feuillets b dans certaines conditions, bien que la tendance à former des agrégats intermoléculaires soit forte car le feuillet ne peut atteindre une taille infinie et que les frontières sont elles-mêmes instables. On sait donc beaucoup moins sur la vitesse et le mécanisme de formation des feuillets b. Dans le meilleur de cas, il semble qu'elle puisse se dérouler en 10-2 s environ.

Les feuillets sont aussi appelés plissés parce que la chaîne principale forme des crêtes et des creux, les chaînes latérales étant alternativement placés sur les deux faces du feuillet.

Feuillet antiparallèle

Feuillet parallèle

Les feuillets parrallèles sont moins tordus que les anti parallèles et ils sont toujours enfouis dans la structure tetiaire. Par contre, les feuillets anti parallèles supportent de plus grandes torsions ainsi que des verrues. Ils peuvent être plus accessibles au solvant. De façon générale, les feuillets anti parallèles sont plus stables que les parallèles ce qui se vérifie dans le fait qu'on observe très peu de feuillets parallèles contenant un faible nombre de brins (~4).

Autres conformations régulières

Hélice 310

L'hélice 310, dans laquelle les liaisons hydrogène ne sont pas linéaires et le compactage moléculaire est particulièrement dense, n'existe que dans des rares cas (par exemple: séquences contenant l'acide a-amino butyrique; certaines extrémités d'hélice a), généralement sur un petit nombre de résidus. Son nom provient de ce qu'elle est constituée de trois résidus par tour, mais avec 10 atomes entre le donneur et l'accepteur de liaison hydrogène (dans cette nomenclature, l'hélice a serait appelée 3,613).

Hélice p

Cette hélice n'a jamais été observé dans les protéines. Elle est beaucoup moins compacte, avec un trou au centre et aucun contact entre les atomes de la chaîne principale.

PolyPro I et II

PolyPro I ne contient que des liaisons peptidiques cis tandis que polyProII contient la liaison trans. Les angles F et Y sont assez semblables dans les deux conformations (f = -83 et -78° respectivement pour I et II étant identique). L'autre différence essentielle est que la forme I est une hélice droite avec 3.3 résidus par tour, tandis que la forme II est une hélice gauche avec 3 résidus par tour. La forme I prédomine dans le propanol et le butanol; la forme II dans l'eau, l'acide acétique et l'alcool benzylique. L'interconversion que l'on peut suivre en changeant le solvant est lente, avec des temps caractéristiques de l'ordre de l'heure. La vitesse est indépendante de la concentration en peptide (ordre zéro) mais diminue beaucoup avec la longueur de la chaîne. La conversion commence au début de la chaîne et progresse le long de celle-ci par un mécanisme du genre "fermeture à glissière". La vitesse est si lente qu'une petidase spécifique pour les liaisons Pro-Pro trans et N-terminale peut être utilisée pour démontrer que la transition I --> II commence en N-terminale, tandis que la transition II --> I commence à l'extrémité C-terminale.

PolyGly

Il existe aussi deux formes de ce polypeptide en phase solide. La forme I est en feuillet b alors que la forme II est très semblable à polyPro II.

Protéines fibreuses

Fibroïne de la soie

La fibroïne existe dans la soie des toiles d'araignées (Web!) et dans le fil des vers à soie (Bombyx). Elle existe sous forme de deux sous-unités (350-415 kD et 25 kD) liées par pont bisulfure. Elles se trouvent initialement sous forme dissociée non polymérisée en solution aqueuse très concentrée dans l'animal. Elle ne forme de filament qu'une fois dégurgitée à l'air. La structure filamenteuse comprend des parties en feuillet b parsemées de régions de structure irrégulières mal connues. Les séquences en feuillet b sont composées de répétitions d'environ 50 motifs du type (GA)2GSGAAG(SGAGAG)8Y. Dans la partie SGAGAG, les protons de G se trouvent tous sur une même face, qui est donc très peu encombrée. L'empilement des feuillets par ces faces est donc particulièrement facile. Les faces contenant la chaîne latérale de S et A se rassemblent également. Cette structure explique le compactage de la fibroïne mais aussi sa souplesse car il n'existe pas de liaison covalente entre les différentes parties.

Superenroulement

Dans beaucoup de protéines, on trouve un superenroulement d'hélice sous forme de torsade gauche de deux ou trois hélices a. Ces dernières, faiblement modifiées par rapport à la structure classique, interagissent les unes avec les autres par des résidus hydrophobes d'une part, et des résidus de charges complémentaires d'autre part, disposés de façon régulière. La structure de ces protéines est facile à reconnaître à la lecture de la séquence primaire seule, car elle présente de très longues répétitions de 7 acides aminés (heptades), abcdefg dans lesquelles a et d sont hydrophobes, e et g permettent majoritairement les interactions électrostatiques. On trouve en a surtout A, L et I. On trouve en d surtout A et L. En e se trouve E et Q avec en face en g essentiellement K ou R. Enfin des résidus chargés sont très souvent observés dans les autres positions (b,c et f) où ils interagissent avec le solvant. Une exception dans le schéma de l'heptade se voit pour les résidus Pro qui sont quasiment absents.

Les torsades de deux hélices sont composées des deux chaînes de même taille, parfaitement alignées (sans décalage de l'une avec l'autre) et parallèles. Elles peuvent être identiques ou différentes. Il existe peu de torsade à trois brins (protéines extracellulaires, avec des brins identiques ou différents). Il existe enfin des torsades à quatre brins, comme dans la soie des abeilles, des guêpes et des fourmis.

Fréquence d'occurrence des acides amines dans tropomyosine, myosine, paramyosine et filaments intermédiaires
acide aminé a b c d e f g
Ala 10.2 12.3 8.1 22.2 4.4 11.1 9.3
Cys 0.9 0.0 0.4 0.3 0.2 0.5 0.1
Asp 0.1 13.4 13.0 1.0 4.0 9.8 8.0
Glu 0.8 21.2 19.3 5.5 31.5 14.7 20.1
Phe 2.0 0.4 1.4 2.1 0.4 0.4 0.0
Gly 0.6 1.7 3.5 1.0 1.3 4.2 1.2
His 1.2 2.7 1.6 1.1 0.8 2.6 0.7
Ile 13.2 0.9 2.2 6.3 2.4 2.2 2.2
Lys 7.7 15.3 11.5 0.6 9.0 10.5 14.9
Leu 32.2 1.6 3.9 34.7 6.4 3.9 5.6
Met 4.9 0.9 0.9 2.3 0.9 1.0 0.4
Asn 3.6 4.3 4.6 1.1 5.7 4.8 2.7
Pro 0.0 0.2 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0
Gln 0.8 8.7 7.5 4.1 14.0 6.1 13.2
Arg 5.5 6.2 8.2 0.9 6.6 13.2 10.7
Ser 2.1 3.6 8.1 2.2 5.2 8.1 4.5
Thr 1.2 3.8 3.7 2.2 5.1 3.6 3.5
Val 8.9 1.9 1.9 6.0 1.9 3.1 2.7
Trp 0.1 0.0 0.0 0.7 0.0 0.1 0.0
Tyr 4.1 0.9 0.3 5.7 0.3 0.2 0.2

La stabilité individuelle de chaque hélice est relativement faible. La formation en torsade conduit au contraire à des câbles extrêmement solides. Bien souvent les parties filamenteuses ne constituent pas la totalité de la structure et une tête globulaire apparaît, comme dans la myosine par exemple. Ces structures torsadées participent très souvent à des complexes supra-moléculaires dont l'arrangement varie rapidement en fonction de contraintes ou de signaux.

Fermeture à leucine




On retrouve cet arrangement plus souvent dans des facteurs de transcription. Deux hélices a parallèles s'enroulent l'une autour de l'autre (sous forme d'un super enroulement gauche) de telle façon que des résidus leucine se retrouvent en face l'un de l'autre. Pour cela, les leucines sont disposées dans la séquence avec une périodicité de 7 comme ci-dessus.

Triple hélice de collagène

Le collagène est le constituant majeur des structures qui servent au maintien des animaux supérieurs: os, tendons, peau, ligaments, vaisseaux sanguins et tissus conjonctif. Il n'existe qu'une douzaine de types de collagène, très proches les uns des autres. Tous les collagènes comportent des triades GXaaYaa, répétées un grand nombre de fois, dans lesquelles Xaa et Yaa sont très souvent des Pro. Par ailleurs, les Pro, ainsi que les Lys dans ces positions sont très souvent hydroxylés par une réaction post-traductionnelle en Hyp (hydroxyproline) et Hyl (hydroxylysine).

Le collagène est toujours formé de trois chaînes entrelacées avec un pas à droite.


Chacune d'entre elle se présente comme une hélice gauche à trois résidus par tour (analogue à la structure PolyPro II et polyGlyII).


Les interactions entre chaînes se font aux endroits où sont situés les Gly, suffisamment peu encombrant pour que les contacts soient très proches. Des liaisons H se forment entre chaînes, entre le NH des Gly et les CO des autres acides aminés. Les groupements hydroxyles sur les Pro (qui donnent des résidus appelés Hyp) contribuent à la stabilité de l'ensemble en formant également des liaisons H.

Les trois chaînes d'un collagène ne sont pas identiques. Par exemple, le collagène le plus répandu, le collagène 1, contient deux chaînes a1 et une troisième (a2), qui est très similaire dans une espèce donnée. Les chaînes font souvent 1000 résidus, avec des variations considérables dans certains types. Les chaînes de 1000 résidus forment des hélices triples de 14 Å de diamètre et 3000 Å de longueur, visibles en microscopie électronique. On a rencontré des fibres de 2.8 µm de long.

Quelques collagènes

Type Origine Chaînes Composition
I Tendon, os, peau, ligaments, cornée (90%) (a1)2a2 Peu d'Hyl et de glucides, fibrilles épaisses
II Cartilages, disques vertébraux, humeur vitrée ( a 1)3 Beaucoup d'Hyl et de glucides, fibrilles minces
III Vaisseaux sanguins, peau, organes internes (a1)3 Beaucoup d'Hyp et d'Hyl, peu de glucides
IV Membranes basales (a1)3 beaucoup d'Hyl et de glucides
V Un peu partout en faible proportion (a1)2a2 Beaucoup d'Hyl et de glucides

La dénaturation du collagène par la chaleur fabrique de la gélatine, contenant des chaînes dissociées et désordonnées. Par refroidissement des fragments de triple hélice se forment au hasard mais sans aucun ordre axial à grande distance. L'assemblage correct du collagène se fait in vivo de la façon suivante: chaque chaîne contient à ses extrémités des extensions globulaires de 100 et 300 acides aminés. Les parties C-terminales qui interagissent spécifiquement entre elles permettent l'alignement des chaînes centrales qui forment alors la triple hélice. L'avancement de cette structure se fait comme pour une fermeture à glissière, de C vers N. L'étape limitante de cette maturation est la réaction cis --> trans de la liaison peptidique qui précède Pro. L'hydroxylation et la glycosylation de Pro et Lys en Yaa se fait postérieurement à la traduction mais avant l'assemblage. Les deux extrémités globulaires sont protéolysées après formation de la triple hélice. Des agrégations spécifiques entre triple hélices suivies de pontages supplémentaires assurent la rigidité de la structure finale. De nombreux mutants ont été identifiés, dans lesquels Gly est remplacé parfois par d'autres acides aminés. Cela a toujours pour effet de ralentir la formation de la triple hélice ainsi que de déstabiliser l'ensemble.

Demi-tour et Boucle

Structure tertiaire

Intérieur et extérieur des protéines globulaires

Structure quaternaire