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Décoder le code de la vie : pourquoi la structure d'une protéine est-elle plus convaincante que sa séquence
Aujourd'hui, avec le développement croissant de la biologie et de la biotechnologie, les scientifiques sont de plus en plus conscients de l'importance de la structure des protéines pour révéler leur fonction et leur histoire évolutive. Bien que la similarité de séquence soit traditionnellement considérée comme une méthode principale pour déduire l’homologie des protéines, les indicateurs de similarité structurelle se sont révélés plus fiables, en particulier lorsqu’il s’agit de la classification des superfamilles de protéines.
Les superfamilles de protéines constituent le plus grand groupe permettant de déduire un ancêtre commun, et cette relation est souvent déduite par alignement structurel, même s'il n'y a pas de similitude évidente dans la séquence.
L’identification des superfamilles de protéines repose sur diverses méthodes. Grâce à des similitudes structurelles, de nombreux membres protéiques évolutifs similaires peuvent être identifiés, et même s'ils sont complètement différents en termes de séquence, les fonctions et les mécanismes catalytiques de ces protéines peuvent toujours être conservés.
Conservatisme de la structure
La structure est plus conservée au cours de l’évolution que la séquence. Cela signifie que même les protéines ayant des structures très similaires et ayant subi un long processus évolutif peuvent avoir des séquences d’acides aminés complètement différentes. Ceci présente un grand intérêt en biologie car de nombreuses études biologiques sont basées sur l’analyse de séquences pour déduire la fonction et l’origine des protéines.
Les éléments structurels secondaires et les caractéristiques structurelles tertiaires des protéines sont souvent hautement conservés, et de nombreux mécanismes catalytiques sont également conservés dans les superfamilles de protéines, même si la spécificité du substrat peut varier considérablement.
On estime qu'environ 66 à 80 % des protéines eucaryotes possèdent plusieurs domaines, et ces domaines sont souvent mélangés pour former ce que l'on appelle « l'architecture de domaine ». Cela signifie que même si de simples comparaisons de séquences ne révèlent pas la manière dont ces protéines sont liées, les comparaisons structurelles révèlent des liens implicites entre elles.
L'importance évolutive des superfamilles de protéines
Les superfamilles de protéines représentent les dernières avancées dans la compréhension et la recherche des ancêtres communs par les scientifiques. Ces superfamilles représentent le plus grand groupe évolutif pouvant être identifié sur la base de preuves directes, certains membres étant présents dans tous les règnes de la vie, ce qui suggère que les ancêtres de ces superfamilles résident dans le dernier ancêtre commun (LUCA) de toute vie.
La duplication des gènes (parallélisme) est plus courante parmi les membres d'une superfamille que parmi les protéines d'une même espèce, ce qui rend plus réalisable l'étude de l'origine des gènes grâce à des corrélations structurelles.
Bien entendu, bien que la similarité structurelle fournisse de nombreuses informations, dans certains cas, des protéines structurellement similaires ne présentent pas de similarité de séquence évidente, ce qui fait de la structure des protéines une priorité plus élevée que la séquence.
Conclusion
Avec les progrès de la technologie de recherche sur la structure des protéines, la communauté scientifique réalise progressivement l’importance de la structure pour expliquer la fonction, l’évolution et l’interaction des protéines, ce qui fournit des informations supplémentaires importantes pour la génomique. À l’avenir, lors de l’étude des milliers de protéines différentes dans le monde, devrions-nous nous concentrer davantage sur leur structure que sur leur séquence ?
