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L'hélice alpha (biochimie)

1951
  • Linus Pauling
  • Robert Corey
  • Herman Branson
Modèle 3D de la structure d'une protéine en hélice alpha dans un laboratoire de biochimie.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

L'hélice alpha (hélice [latex]\alpha[/latex]) est un motif de structure secondaire courant dans les protéines. Il s'agit d'une conformation enroulée à droite dans laquelle chaque groupe N-H du squelette donne une liaison hydrogène au groupe C=O du squelette de l'acide aminé situé quatre résidus plus tôt (liaison hydrogène [latex]i+4 \arrow i[/latex]). Ce schéma régulier confère à la chaîne polypeptidique une forme hélicoïdale.

Linus Pauling et ses collègues ont prédit l'existence de l'hélice alpha en 1951, avant qu'elle ne soit observée expérimentalement en détail par Max Perutz dans la structure de la myoglobine. Leur prédiction reposait sur une compréhension approfondie de la nature planaire de la liaison peptidique et des principes de la liaison hydrogène. Ils ont méticuleusement construit des modèles physiques pour trouver des conformations stables d'une chaîne polypeptidique maximisant la liaison hydrogène tout en respectant les contraintes stériques.

L'hélice alpha possède des propriétés géométriques spécifiques : 3,6 résidus par tour, un pas de 5,4 Å (0,54 nm) et des angles dièdres du squelette (φ, ψ) typiquement autour de (-60°, -45°). Les chaînes latérales des acides aminés s'étendent vers l'extérieur de l'axe de l'hélice, leur permettant d'interagir avec l'environnement ou d'autres parties de la protéine. Certains acides aminés, comme l'alanine, la leucine et la méthionine, sont considérés comme des « formateurs d'hélice », tandis que d'autres, comme la proline (qui ne possède pas de groupe NH du squelette pour les liaisons hydrogène et possède un cycle rigide) et la glycine (qui est trop flexible), sont des « briseurs d'hélice ». La découverte de l'hélice alpha et du feuillet bêta a apporté les premières connaissances fondamentales sur la façon dont une simple chaîne linéaire d'acides aminés pouvait se replier en structures tridimensionnelles complexes, stables et fonctionnelles.

UNESCO Nomenclature: 2401
- Biochimie

Taper

Système abstrait

Perturbation

Incrémentale

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Études de diffraction des rayons X sur des protéines fibreuses comme la kératine par William Astbury
  • compréhension de la géométrie plane de la liaison peptidique
  • élucidation des principes de la liaison hydrogène par Linus Pauling
  • développement de modèles moléculaires physiques

Applications

  • comprendre la structure des protéines fibreuses comme la kératine dans les cheveux et la peau
  • conception de peptides alpha-hélicoïdaux pour les thérapies antimicrobiennes ou anticancéreuses
  • modélisation des domaines transmembranaires des protéines, qui sont souvent alpha-hélicoïdaux
  • prédiction et validation de la structure des protéines
  • conception rationnelle de médicaments ciblant les interfaces d'interaction protéine-protéine en hélice alpha

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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En lien avec : hélice alpha, structure secondaire des protéines, Linus Pauling, liaison hydrogène, polypeptide, conformation, angles dièdres, kératine, structure des protéines, modélisation moléculaire.

Contexte historique

L'hélice alpha (biochimie)

1930
1940
1950
1951
1958
1960
1970
1930
1940
1950
1950
1954
1960
1967
1970

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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