Une structure protéique inhabituelle connue sous le nom de » feuillet bêta ondulé « , prédite pour la première fois en 1953, a maintenant été créée en laboratoire et caractérisée en détail à l’aide de la cristallographie aux rayons X.
Les nouvelles découvertes, publiées en juillet dans Sciences chimiquespeut permettre la conception rationnelle de matériaux uniques basés sur l’architecture de la feuille ondulée.
« Notre étude établit la configuration de la couche de feuille bêta ondulée comme un motif avec des caractéristiques générales et ouvre la voie à la conception basée sur la structure d’architectures moléculaires uniques, avec un potentiel de développement de matériaux et d’applications biomédicales », a déclaré Jevgenij Raskatov, professeur agrégé de chimie et de biochimie. à UC Santa Cruz et auteur correspondant de l’article.
Les protéines se présentent sous une vaste gamme de formes et de tailles pour remplir leur myriade de rôles structurels et fonctionnels dans les cellules vivantes. Certains motifs structurels communs, tels que l’hélice alpha, se retrouvent dans de nombreuses structures protéiques.
La feuille ondulée est une variante de la feuille bêta plissée, un motif structurel bien connu trouvé dans des milliers de protéines. Linus Pauling et Robert Corey ont décrit la feuille bêta ondulée en 1953, deux ans après avoir introduit le concept de la feuille bêta plissée. Alors que la feuille bêta plissée est bien connue et souvent appelée simplement la feuille bêta, la feuille ondulée est restée une structure largement théorique pendant des décennies.
Dans une précédente étude publiée dans Sciences chimiques en 2021, l’équipe de Raskatov a rapporté avoir obtenu une structure de feuille bêta ondulée en mélangeant un petit peptide avec des quantités égales de son image miroir. Les chercheurs ont utilisé des formes d’image miroir de triphénylalanine, un petit peptide composé de trois acides aminés de phénylalanine. Les peptides à image miroir se sont joints par paires pour former des «dimères» avec la structure prédite, mais ils n’ont pas formé la topographie étendue et périodique de la couche bêta ondulée supposée par Pauling et Corey.
« Les dimères se sont regroupés dans des structures de couches à chevrons, ce qui a soulevé des doutes quant à la viabilité de la configuration de la couche de feuille bêta ondulée périodique », a déclaré Raskatov.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont remplacé l’une des triphénylalanines par d’autres acides aminés pour créer des tripeptides légèrement différents et leurs images miroir. À l’aide de ces nouveaux tripeptides, ils ont pu créer trois systèmes peptidiques d’agrégation différents qui formaient des couches de feuillets bêta ondulées antiparallèles étendues, dans lesquelles des brins peptidiques à image miroir étaient disposés en alternance. Les résultats de la cristallographie aux rayons X ont montré que les structures cristallines sont en excellent accord global avec les prédictions faites par Pauling et Corey.
Amaruka Hazari et al, La configuration de la couche β ondulée – une nouvelle architecture supramoléculaire basée sur les prédictions de Pauling et Corey, Sciences chimiques (2022). DOI : 10.1039/d2sc02531k
Ariel J. Kuhn et al, Une étude de la structure cristalline des feuilles ondulées de Pauling – Corey, Sciences chimiques (2021). DOI : 10.1039/D1SC05731F