Peptide antimicrobien

À partir des années 1990, plusieurs peptides possédant des activités antimicrobiennes vis-à-vis de bactéries à gram-positif et à gram-négatif, ont été mis en évidence et isolés au sein d’hydrolysats de protéines. La nature de ces protéines est très diverse, telle que les caséines, le lysozyme, l’ovotransferrine, la lactoferrine, la β-lactoglobuline.

Les protéines du lait représentent une source potentielle et attractive de peptides antimicrobiens. Plusieurs protéines du lactosérum (lactoferrine, α-Lactalbumine et β-Lactoglobuline) ainsi que les caséines (caséine α_S1, caséine α_S2, caséine ҡ) ont permis l’obtention de peptides antimicrobiens lors de leur hydrolyse par des enzymes digestives.

Si la majorité des peptides antimicrobiens préparés par hydrolyse enzymatique de protéine a été isolée à partir de protéines du lait, plusieurs auteurs (Froidevaux et al., 2001, Mak et al., 2004, Daoud et al., 2005 et Nedjar-Arroume et al., 2006) ont rapporté l’obtention de peptides antimicrobiens par hydrolyse enzymatique de l’hémoglobine, protéine connue pour être une source de peptides à activité biologique. Ces peptides sont nommés « hémocidines », « peptides antimicrobiens dérivés de protéines contenant une molécule d’hème ».

Ø Hémoglobine bovine :

L’hémoglobine bovine est une protéine de 64 500 Da et de 574 acides aminés**^//, constituée d’une partie protéinique, la globine, et d’un hème⁽*⁾. Quelle que soit l’espèce, l’hème représente la partie constante de l’hémoglobine et les différences se situent au niveau de la globine.*

Structure de l’hémoglobine :

Chez tous les vertébrés, la globine est un tétramère formé par l’association de quatre chaines polypeptidiques identiques deux à deux : deux chaines alpha (ou globines α) et deux chaines bêta (ou globines β). Chacune de ces chaines adopte une conformation spatiale qui lui donne une forme globulaire et ménage une « poche » superficielle dans laquelle se loge l’hème (une molécule de l’hémoglobine peut ainsi fixer quatre molécules d’oxygène).*

v  Chaine α

La chaine α de 15 053 Da est formée de 141 acides aminés :

V¹LSAADKGNV¹⁰KAAWGKVGGH²⁰AAEYGAEALE³⁰RMFLSFPTTK⁴⁰TYFPHFDLSH⁵⁰GSAQVKGHGA⁶⁰KVAAALTKAV⁷⁰EHLDDLPGAL⁸⁰SELSDLHAHK⁹⁰LRVDPVNFKL¹⁰⁰LSHSLLVTLA¹¹⁰SHLPSDFTPA¹²⁰VHASLDKFLA¹³⁰NVSTVLTSKY¹⁴⁰R

v  Chaine β

La chaine β de 15 954 Da possède 146 acides aminés :

M¹LTAEEKAAV¹⁰TAFWGKVKVD²⁰EVGGEALGRL³⁰LVVYPWTQRF4FESFGDLSTA⁵⁰DAVMNNPKVK⁶⁰AHGKKVLDSP⁷⁰SNGMKGLDDL⁸⁰KGTFAALSEL⁹⁰HCDKLHVDPE¹⁰⁰NFKLLGNVLV¹¹⁰VVLARNFGKF¹²⁰FTPVLQADFQ¹³⁰KVVAGVANAL¹⁴⁰AHRYH

Structure de l’hème :

L’hème est constitué d’une protoporphyrine ayant en son centre un atome de fer (Fe²⁺). La protoporphyrine est formée de quatre cycles pyrroliques unis par l’intermédiaire de ponts méthénylés (-CH=) et substitués par des groupes méthyle, propionate et vinyle.* Comme le montre la figure ci-dessous :

Ø Pepsine

 La pepsine est une endoprotéase digestive, une enzyme du règne animal découverte par le docteur Beaumont en 1833. **

C’est une enzyme qui subdivise les protéines en petits peptides (protéase). Elle est sécrétée dans l’estomac et c’est l’une des principales enzymes de digestion chez l’homme et plusieurs types d’animaux. **^/

Structure de la pepsine :

La pepsine avec une masse moléculaire de 34 600 Da est constituée de 326 acides aminés répartis en deux domaines principaux : Nt (AA1-AA176) et le domaine Ct (AA177-AA326), formant une chaine peptidique. La pepsine possède également trois ponts disulfure répartis selon Cys⁴⁵-Cys⁵⁰, Cys²⁰⁶-Cys²¹⁰, Cys²⁴⁹-Cys²⁸².

Ø  Mécanisme d’action de l’hydrolyse pepsique :

La pepsine appartient à la famille des protéases, enzymes spécialisées dans la coupure de la liaison peptidique. Son mécanisme d’action est basé sur la reconnaissance d’un motif structural du substrat à hydrolyser au niveau du site actif de l’enzyme. Schechter et Berger (1967, 1968) ont établi une nomenclature concernant la spécificité des protéases. L’enzyme va cliver la liaison peptidique située entre les résidus (acides aminés) P1 et P1’ localisés au niveau des sites d’interaction de l’enzyme nommés S1 et S1’.

La pepsine est une protéase fonctionnant avec l’acide aspartique (Asp) dans son site actif. Celui-ci comprend deux résidus d’acide aspartique proches géométriquement Asp³² et Asp²¹⁵, ainsi que d’autres acides aminés : Ile³⁰, Ser³⁹, Ile¹²⁰, Ala¹²⁴, Ile²¹³, Thr²¹⁸, Ala³⁰¹, Thr³⁰⁵, forment une crevasse où vient se loger le substrat. Lors de la coupure de la liaison peptidique, les deux acides aspartiques jouent simultanément le rôle de donneur et de receveur de protons.*

La pepsine coupe préférentiellement en C _terminal des acides aminés aromatiques (Phé et Tyr) et hydrophobes (Leu, Ala, Glu, et Gln), en position P1. Certains acides aminés peuvent avoir un effet négatif sur le clivage de la liaison peptidique par la pepsine selon leur position au sein de son site actif : l’arginine en position P1 et P3, la lysine et l’histidine en position P3. La proline a un effet positif lorsqu’elle se situe en position P3 ou P4, et un effet négatif quand elle est en position P2 ou P3’. La pepsine ne coupe pas en présence de la proline et la glycine en position P1.*

• Protéine membranaire
• Cathélicidine
• Défensine

• (en) Sara Wilcox, Cationic peptides: a new hope, The Science Creative Quaterly, Université de la Colombie-Britannique.
• Anne-Sophie Michel, À la découverte des peptides antimicrobiens, université Henri Poincaré - Nancy-I (thèse).

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