Structure

1.4.2.1. Extrémité N-terminale

A partir d’algorithmes de calculs développés pour déterminer la structure de protéines solubles, l’extrémité N-terminale, acides aminés 1 à 47 d’une oléosine de colza de 19 kDa, est prédite en hélice α (Murphy et al., 1991).

Li et ses collaborateurs (1993) ont étudié la structure du domaine N-terminal (52 acides aminés) d’une oléosine de tournesol (18 kDa), exprimée dans E. coli, purifiée en présence de SDS et incorporée dans des liposomes, par dichroïsme circulaire (DC) et spectroscopie infrarouge (SIR). Le polypeptide N-terminal recombinant contient 10 % d’hélices α, 20 à 30 % de feuillets β parallèles, 8 % de coudes β et 60 % de structures non ordonnées en tampon phosphate. La proportion des structures ordonnées augmente lorsque le segment est reconstitué en liposomes : 20 % d’hélices α et 30 à 40 % de feuillets β. Le segment N- terminal de l’oléosine aurait donc des effets d’agent émulsifiant interfacial sur les liposomes. L’organisation de ce segment à la surface de l’oléosome est représentée sur la Figure 9.

Figure 9 : Modèle simplifié du domaine N-terminal (52 acides aminés) d’une oléosine de tournesol de 18 kDa à l’interface huile / eau d’un corps lipidique de réserve (Li et al., 1993). II et IV = hélices α, I et

III = structures β.

1.4.2.2. Extrémité C-terminale

Par modélisation, le segment C-terminal (33 acides aminés d’une oléosine de maïs et 58 acides aminés d’une oléosine de colza de 19 kDa) est prédit comme étant une hélice α amphiphile (Vance et Huang, 1987 ; Murphy et al., 1991)

1.4.2.3. Segment central hydrophobe

Des expériences de protéolyse menées sur des oléosomes montrent que le segment central hydrophobe est protégé. Ainsi, des auteurs ont proposé que ce domaine soit enchâssé dans la matrice lipidique (Tzen et Huang, 1992 ; Lacey et al., 1998). Mais Beaudoin et al. (1999) puis Li et al. (2002) ont montré, en utilisant également des protéases, que le segment central hydrophobe n’était pas inséré en totalité dans la membrane. Plusieurs hypothèses ont été aussi formulées concernant la structure secondaire de ce segment.

• En feuillets β

En 1990, Jacks et ses collaborateurs, par l’utilisation des techniques de DC et SIR sur des protéines isolées après délipidation de corps lipidiques d’arachide et solubilisées dans un mélange eau / acétonitrile / acide acétique, ont mis en évidence la présence de feuillets β et de structures non organisées, mais pas d’hélices α. En 1991, Murphy et ses collaborateurs proposent, par l’utilisation de plusieurs algorithmes de prédiction, une structure en feuillet β du segment central hydrophobe (acides aminés 48 à 119 de l’oléosine de colza de 19 kDa). Par des techniques de DC et de SIR, sur des oléosines solubilisées avec du SDS, comparées à des prédictions de structure secondaire obtenues sur les séquences primaires d’acides aminés, Li et al. (1992) proposent, eux aussi, une composition à 45 % de feuillets β et à 13 % d’hélices α des oléosines de colza (ceci est représenté sur la Figure 10). Le segment central hydrophobe de 71-72 acides aminés serait structuré en feuillet β et les extrémités terminales

eau huile eau huile

comporteraient des hélices α. Les trois isoformes d’oléosine de 19 kDa peuvent exister sous la forme de dimère de 40 kDa dans un environnement concentré en sels, ceci étant certainement favorisé par le feuillet β central et sa capacité à former des liaisons H.

Figure 10 : Modèle d’orientation d’une oléosine de colza à l’interface huile / eau d’un corps lipidique de réserve (d’après Li et al., 1992).

Tzen et al. (1992) proposent une structure β anti-parallèle avec au centre un nœud proline. Les acides aminés sont associés par similarité de polarité (Figure 11). Les acides aminés chargés positivement font face aux PLs chargés négativement et les acides aminés chargés négativement sont exposés à la surface du corps lipidique, ce qui prévient l’agrégation des oléosomes.

Figure 11 : Modèle d’une oléosine de 18 kDa à la surface du corps lipidique (d’après Tzen et al., 1992).

TAGs PLs cytosol N- -C TAGs PLs cytosol TAGs PLs cytosol N- -C huile eau huile eau

Li et al. (2002) ont étudié la structure d’une oléosine de colza par DC et SIR à transformée de Fourier. Pour cela ils ont reconstitué le domaine central hydrophobe dans des liposomes et analysé sa structure. Elle serait constituée à 50 ou 63 % (par DC ou SIR) de feuillets β et seulement 5 ou 7 % d’hélices α. Deux hypothèses sont présentées : soit les feuillets β hydrophobes sont arrangés en conformation linéaire ce qui leur permet d’interagir avec les molécules voisines d’oléosines pour former des oligomères, soit le domaine est une structure en épingle à cheveux (du fait du nœud proline) ce qui forme une structure anti-parallèle. Dans ce cas, le domaine s’insère profondément à l’intérieur des corps lipidiques. Cependant, le nœud proline paraît plus essentiel à l’adressage de la protéine vers l’oléosome qu’à sa topologie (Abell et al., 1997) et les oléosines ont naturellement tendance à s’associer pour former des dimères, trimères ou plus (Li et al., 1992).

• En hélices α

Par des considérations thermodynamiques, le segment central, formé de 72 acides aminés entièrement hydrophobes, est représenté par 2 hélices α qui pénètrent dans le cœur lipidique de l’organite (Qu et Huang, 1990). Les 72 acides aminés hydrophobes contigus représentent 4 fois la taille d’un polypeptide transmembranaire habituel (Huang, 1996). Les 2 hélices sont reliées par un coude constitué d’un segment de 12 acides aminés comportant 3 résidus proline (Figure 12).

Figure 12 : Modèle de la conformation d’une oléosine de 18 kDa à la surface du corps lipidique (Qu et Huang, 1990).

En 1996, Millichip et ses collaborateurs trouvent majoritairement, par DC, des hélices α dans des oléosines de tournesol solubilisées dans du trifluoroéthanol (TFE) (plus ou moins dilué dans l’eau). Néanmoins, les conditions (urée 9 M) utilisées dans cette étude pour l’isolement des corps lipidiques étaient draconiennes et ainsi, leurs résultats ont été très critiqués par Ratnayake et Huang (1996). L’urée pourrait détruire de façon irréversible les structures

CORPS LIPIDIQUE

TGs

CORPS LIPIDIQUE

secondaires natives de l’oléosine. Mais il est difficile de sortir les oléosines de leur environnement naturel sans les dénaturer, leur milieu naturel étant une interface.

Lacey et al. (1998a) ont étudié la structure de l’oléosine de carthame dans son contexte, l’oléosome, par SIR. Ils en déduisent une conformation majoritairement en hélices α du segment central hydrophobe de l’oléosine dans des oléosomes intacts. De même Alexander et

al. (2002) postulent, par l’utilisation de DC sur des micelles de SDS ou dans du

trifluoroéthanol (TFE) 100 %, que le segment central hydrophobe d’une oléosine de tournesol est constitué d’hélices α avec une structure en épingle à cheveux (Figure 13). Cette structure n’a aucune homologie avec celles de protéines connues.

Figure 13 : Modélisation moléculaire du segment central hydrophobe d’une oléosine de tournesol (d’après Alexander et al., 2002).

Il est difficile d’étudier la structure d’une protéine non soluble en milieu aqueux et le solvant utilisé influe sur la structure.

1.4.3. Adressage des oléosines dans l’oléosome de la graine