Chromoprotéine

Définition

Une chromoprotéine est une hétéroprotéine dont le groupement prosthétique lui confère une couleur donnée. Les exemples de chromoprotéines sont : hémoglobine, cytochrome, catalase, rhodopsine, phycobiliprotéine, mélanoprotéine... La partie non protéique absorbe une partie du spectre de la lumière.

Les chromoprotéines de l'agar :

Expression de chromoprotéine à partir de bactéries sur plaque de gélose d'agar. Pour chaque chromoprotéine, les intensités de couleur changent avec les temps de maturation et le coût d'expression de la forme physique.

Explications

Une chromoprotéine est une protéine conjuguée qui contient un groupe prothétique pigmenté. Par exemple, l'hémoglobine est une chromoprotéine, car elle contient le groupe prosthétique de l'hème, un complexe organométallique qui a une molécule de fer attachée à un anneau de porphyrine tétrapyrrolique qui donne la couleur rouge au sang oxygéné. Les cytochromes colorés, y compris le cytochrome P450, sont aussi des chromoprotéines.

Le groupe prothétique contient souvent un composé de porphyrine contenant du fer ou du cuivre. Les caroténoïdes font parfois aussi partie des chromoprotéines. Il existe des hémoprotéines (contiennent de l'hème comme groupe prothétique), des polyphyrines de magnésium et des flavoprotéines (contiennent des dérivés d'isoalloxazine).

Les chromoprotéines sont en fait un sous-ensemble de la famille des protéines fluorescentes. Ce qui les distingue, c'est la façon dont ils génèrent leur couleur : ils absorbent fortement la lumière visible pour donner des couleurs à la lumière ambiante. En revanche, la protéine fluorescente verte (GFP) largement utilisée donne une fluorescence vert vif lorsqu'elle est exposée à la lumière bleue à ultraviolette, alors que les chromoprotéines ne fluorescent pas du tout ou fluorescent à de très faibles niveaux.

Types de chromoprotéine

Selon le pigment, il existe des :

• chromoprotéines porphyriniques : hémoprotéines;
• chromoprotéines non porphyriniques : caroténoprotéines, flavoprotéines.

Dans l'hémoglobine, il existe une chromoprotéine (tétramère, poids moléculaire : 4 × 16,125 = 64,500), à savoir l'hème, constituée de quatre cycles pyrroliques Fe²⁺.

D'autres exemples de chromoprotéines comprennent d'autres hémochromes et phytochromes.

Les chromoprotéines sont impliquées dans des processus vitaux tels que la photosynthèse, la respiration cellulaire et la respiration de tout l'organisme, le transport de l'oxygène et du dioxyde de carbone, les réactions redox, la perception de la lumière et des couleurs.

Les chromoprotéines sont les participants les plus importants à l'accumulation d'énergie, allant de la fixation de l'énergie solaire dans les plantes vertes et son utilisation aux transformations dans le corps des animaux et des humains. La chlorophylle (porphyrine de magnésium) associée à la protéine fournit une activité photosynthétique des plantes, catalysant la division de la molécule d'eau en hydrogène et en oxygène (absorption de l'énergie solaire). Les hémoprotéines (porphyrines ferriques), en revanche, catalysent la réaction opposée : la formation d'une molécule d'eau associée à la libération d'énergie.

Avantages des chromoprotéines pour la biologie moléculaire

Parce que les chromoprotéines absorbent la lumière visible et dégagent de la couleur dans la lumière ambiante, cela donne aux scientifiques la possibilité d'une détection sans instrument. Contrairement à la fluorescence ou à la luminescence, qui nécessitent des lampes UV, des fluoromètres ou des luminomètres, la détection des chromoprotéines peut être effectuée à l'oeil nu.

Cela rend le clonage un peu plus facile puisqu'il est possible de voir si l'expérience de clonage a fonctionné simplement en regardant les cellules sur la plaque. Par exemple, si le plasmide contient un gène codant pour une chromoprotéine bleue, après les avoir transformées dans les cellules, il suffit simplement de rechercher des colonies bleues pour déterminer quelles cellules ont absorbé le plasmide. Bien sûr, d'autres méthodes de suivi comme le séquençage sont plus définitives, mais l'identification visuelle est un bon point de départ avant d'adopter des méthodes plus longues et plus coûteuses.

Alors que des techniques telles que le criblage bleu-blanc nécessitent X-gal, un substrat coûteux ajouté de manière exogène, les chromoprotéines ne nécessitent pas d'autres substrats pour le criblage. Ainsi, les chromoprotéines peuvent être utilisées comme marqueurs dans les cas où le coût et les ressources sont limités ou pour des applications en enseignement.

Étant donné que les chromoprotéines couramment utilisées en laboratoire proviennent d'eucaryotes, elles peuvent être difficiles à utiliser directement dans les bactéries, où la plupart des manipulations génétiques commencent.

Histoire dans la mer

Par rapport à l'histoire des protéines fluorescentes dans la recherche en biologie moléculaire, les chromoprotéines ont une histoire plus courte. En 1987, des scientifiques ont décrit une protéine inhabituelle de couleur bleue provenant de la méduse cassiopée Cassiopea xamachana. Huit ans plus tard, les scientifiques ont isolé des chromoprotéines roses, violettes et bleues isolées de coraux hermatypiques. Au début des années 2000, une poignée de chromoprotéines ont été identifiées chez certaines anémones de mer.

Pourquoi ces organismes ont-ils des chromoprotéines ? Une raison peut être que les chromoprotéines protègent les coraux de l'irradiation solaire en réfléchissant la lumière visible et infrarouge pour dissiper l'excès d'énergie à des longueurs d'onde de faible activité photosynthétique. Cela permet encore aux longueurs d'onde photosynthétiquement actives d'atteindre les zooxanthelles, les dinoflagellés symbiotiques du corail qui sont photosynthétiques. Les chromoprotéines améliorent également la résistance des coraux au blanchiment de masse, la perte de leurs algues symbiotiques, lors du stress thermique. Pour d'autres organismes, comme l'anémone de mer, les scientifiques pensent que les chromoprotéines pourraient être utilisées pour le mimétisme et le camouflage. Les tentacules de couleur rouge d'une anémone ressemblent à des vers qui attirent les poissons dont ils font leur proie.

En rapport avec "chromoprotéine"

• catalase

  

  Une catalase est une enzyme qui catalyse la décomposition du peroxyde d'hydrogène (H2O2) en eau et dioxygène.

• cytochrome

  

  Un cytochrome est une classe de transporteur dans la chaîne de transport des électrons qui joue un rôle au cours de la respiration cellulaire...

• hétéroprotéine

  

  Une hétéroprotéine, au contraire d'une holoprotéine, est une molécule constituée d'une protéine (apoprotéine) et d'une partie non protéique appelée groupement...

• phycobiliprotéine

  

  Une phycobiliprotéine distingue des pigments hydrosolubles de certaines algues (cyanophycées, cyanobactéries), comportant une partie protéique...