Porine
Définition
Les porines sont des protéines de structure en tonneau β formées par des feuillets β. Le porines appartiennent aux protéines membranaires intégrales, qui sont celles situées à travers une membrane cellulaire et fonctionnent comme des pores à travers lesquels les molécules peuvent se diffuser.
4 types de porines :
Modèles représentatifs des quatre classes de porines.
Explications
Une porine est une protéine transmembranaire des bactéries, chloroplastes et mitochondries, permettant le passage des ions et autres petites molécules hydrophiles. Les porines sont des porogènes utilisés pour le transfert de masse à travers la membrane. On trouve des aquaporines, des maltoporines (porine LamB) et des nucléoporines.
Voir aussi le rôle de la porine avec le périplasme chez certains bactéries.
Rôles et fonctions
Contrairement aux autres protéines de transport membranaire, les porines sont suffisamment grandes pour permettre des processus de diffusion passifs, elles agissent donc comme des canaux spécifiques pour différents types de molécules. Ils sont présents sur la membrane externe des bactéries Gram-négatives des bactéries et des bactéries à Gram positif du groupe Mycolata, les mitochondries et les chloroplastes.
Si l'on examine les porines de différents types, on constate qu'elles sont similaires dans plusieurs caractéristiques structurelles. Cela indique une homologie et peut être utilisé comme preuve que les porines sont des protéines très conservatrices qui ont peu changé au cours de l'évolution.
Toutes les porines ont le même principe de conception : elles sont constituées d'une chaîne de 300 à 420 acides aminés, qui est repliée dans un feuillet β antiparallèle à 16 ou 18 brins (un brin correspond à un feuillet B). La paroi du pore est très mince; il n'a que la force d'un acide aminé. À l'intérieur de la porine, il y a une constriction avec certains acides aminés ionisables, au cours de laquelle les propriétés de perméabilité du pore sont déterminées. Les porines sont composées de feuilles β. Les feuilles β sont généralement disposées de manière antiparallèle formant un tube cylindrique appelé tonneau β (tonneau bêta). Sa structure primaire est unique en ce que les résidus polaires et non polaires alternent. Cela signifie que les résidus non polaires pointent vers l'extérieur pour interagir avec la membrane lipidique non polaire, tandis que les résidus polaires pointent vers le centre du cylindre β pour interagir avec le canal aqueux.
Le canal porine est partiellement bloqué par une boucle appelée oeillet qui fait saillie dans la cavité. En général, il est situé entre les plaques 5 et 6 de chaque barillet, et définit la taille du soluté qui peut traverser le canal. Cette boucle est presque exclusivement recouverte d'acides aminés chargés, qui sont organisés sur les côtés opposés du canal, créant un champ électrique transversal à travers le pore. L'oeillet a une charge négative de quatre résidus d'acide glutamique et de sept résidus d'acide aspartique (contrairement à un résidu d'histidine, deux résidus de lysine et trois résidus d'arginine), cette charge est compensée par deux atomes de calcium.
La porine mitochondriale (Ø ~ 4 nm) se situe dans la membrane mitochondriale externe et permet la libre diffusion de molécules jusqu'à environ 5 000 Da. Il est également connu sous le nom de VDAC (voltage-depend anion channel) car il permet le passage contrôlé de molécules anioniques comme le chlorure, le phosphate ou les nucléotides.
Le transport de molécules moyennes ou chargées à travers la membrane. Les porines contrôlent généralement la diffusion de petits métabolites tels que les sucres, les ions et les acides aminés.
Cas particuliers
Chez les bactéries à Gram négatif, la membrane interne est la plus grande barrière perméable, tandis que la membrane externe contient des porines qui donnent aux molécules une perméabilité inférieure à 1 500 daltons.
Le terme nucléoporine se réfère aux porines qui facilitent le transport à travers les pores nucléaires dans l'enveloppe nucléaire. Cependant, elles sont considérées comme différentes des autres porines.
Les porines ont été découvertes et nommées par Hiroshi Nikaidō.
Explications du schéma
Modèles représentatifs des quatre classes de porines, basés sur les structures cristallines de la porine de la bactérie E. coli FepA (A) et la porine LamB (C) et des modèles d'homologie de la porine d'efflux de P. aeruginosa OprM (B) et du domaine N-terminal de la porine non spécifique OprF (D).
Les modèles d'homologie ont été développés par filetage à des protéines orthologues de la bactérie E. Coli. Les structures sont colorées pour faciliter la visualisation des brins β (bleu), des hélices α (rouge) et des régions en boucle (jaune) avec des résidus aromatiques qui forment des "anneaux" autour des feuillets B (β) illustrés en vert. De tels anneaux sont proposés pour stabiliser le tonneau dans la membrane, étant situés à l'interface lipide-solvant.
Synonymes, antonymes
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