Etude de la structure d'une IgG 1 avec RASMOL.

SOMMAIRE :   1. Découverte des fonctions principales                            du logiciel RASMOL.   2. Travaux à réaliser pendant la séance de 2 heures.   3. Bibliographie.   4. Structure animée d'une IgG 1 (gif animé).   5. Les différentes chaînes d'une IgG 1 (gif animé) Fichiers . pdb rasmol utilisables sur internet :   iggtotal.pdb (691Ko)       igg-lys.pdb (287Ko)

1. Travail à réaliser sur le fichier iggtotal.pdb :
     Afficher : sphères : rayon de Van der Waals.
     Observer la molécule, la faire tourner selon différents angles.
     Pour se repérer dans l'espace, utiliser l'option : système d'axes.
 

IgG1, atomes.	Jaune et Vert : chaînes légères L. Bleu clair et foncé : chaînes lourdes H. Rouge : la chaîne glucidique.	Idem après rotation vers la gauche de 90 ° / axe vertical.

Pour différencier les différentes chaînes : colorer par chaîne et segment.
Faire varier l'affichage avec : bâtonnets, sphères, chaîne carbonée, rubans.
 

IgG 1 : squelette carboné.	Représentation en rubans.	Largeur du ruban variant selon la structure

Ecrire les observations nouvelles / structure de l' IgG 1.
Réaliser un dessin simplifié illustrant vos observations en le légendant.
NB : le dessin simplifié doit suggérer au lecteur la structure de la molécule dans l'espace.

Afin d'affiner la découverte, l'étude et la représentation de l'architecture de la molécule,
utiliser les options suivantes avec rasmol :
      Afficher : squelette carboné ou rubans, et colorer par chaîne.
      Afficher les ponts disulfure, les colorer en rouge,
      et options : ponts disulfure : squelette carboné afin de mieux les visualiser.
 

Les ponts disulfure sont représentés en traits rouges. On peut distinguer des ponts situés entre les 2 chaînes lourdes H, (bleue claire, et bleue foncée) à la base de séparation  des 2 bras de la forme en lettre Y. Un pont est situé entre chaque chaîne H et la fin de chaque chaîne légère L (la jaune et la verte) au dessus des 2 ponts disulfure reliant les chaînes lourdes. On devine d'autres ponts disulfure qui sont situés à l'intérieur des chaînes H et L ( ponts qualifiés intra-caténaires ). Dans ce cas, il y a création de "boucles" protéiques, fermées par création d'un pont disulfure. Il convient de vérifier la position des cystéines dans la séquence des chaînes L et H afin de préciser la localisation des ponts S-S.

Préciser alors sur un schéma très simplifié de la structure IV de la molécule d' IgG 1 les éléments suivants :
   la nature des chaînes protéiques,
   le nombre de ponts disulfure et leur position exacte sur chaque chaîne,
   leur situation : pont intra-chaîne ou pont inter-chaîne,
   les extrémités NH2 et COOH terminales de chaque chaîne.
   Eventuellement la nature des acides aminés de la chaîne lourde H ( Heavy ) qui lui permettent
   de se courber avant de s'associer avec la chaîne légère L ( Light ).

Afficher  les liaisons hydrogènes.

Quelle constatation et quelle conclusion peut-on alors établir quant à la structure IV de la molécule ?
Comment la cohésion des domaines globulaire est-elle assurée ?
 

Les domaines en bêta feuillets sont très nombreux et sont regroupés en 4 "globules" par chaîne lourde et en 2 "globules" par chaîne légère.	Les liaisons H en violet, sont très nombreuses et  permettent de relier entre-eux les bêta feuillets afin de renforcer la cohésion de l'ensemble des "globules".

Structure animée d'une IgG 1. 1: Vue globale sphérique selon le rayon de Van der Waals. 2: idem selon les 2 chaînes lourdes H                                 2 chaînes légères L                                 1 chaîne de glucides entre les 2 chaînes H. 3: Squelette carboné des chaînes H et L. 4: Chaînes H et L en rubans, on devine les éléments organisés       en feuillets et en hélices. 5: Les liaisons H en violet apparaissent dans les domaines       globulaires pour renforcer la cohésion des feuillets. 6: En rouge, 2  ponts disulfure situés entre les chaînes H,      1 entre  H et L.      Observez certains ponts S-S  situés dans H et dans L.  7: Les domaines enbêta feuilletssont représentésen  jaune,                             en hélices alpha     -       -               en  rose,                             en boucles               -       -                  en bleu.

Les différentes chaînes d'une IgG 1. 1 : Vue globale des 4 chaînes, en rubans. 2 :  Chaîne lourde H, en ruban. 3 : Chaîne H et liaisons Hydrogène en violet. 4 : Chaîne H avec feuillets, hélices et boucles. 5 : Chaîne L, en rubans. 6 : Chaîne L avec feuillets, hélices et boucles. 7: Chaîne L avec liaisons Hydrogène en rouge.

Séquence de la chaîne légère L : on peut renuméroter les acides aminés en sachant que n° 1 = Glu 501.
Ainsi une chaîne L, est composée de 216 acides aminés.

2. Travail à réaliser sur le fichier igglys.pdb : fragment Fab et lysozyme d'œuf.

Ouvrir le fichier igglys.pdb.
Il correspond à un fragment Fab de l'anticorps IgG 1 avec le site anticorps anti lysozyme d'œuf.

L'Ac et l'Ag sont ici représentés. Afficher : rubans ou chaîne carbonée. Colorer les différentes chaînes.
Reconnaître le site anticorps du fragment Fab.
Reconnaître l'antigène ( la molécule de lysozyme d'œuf ) .

A l'aide du clic de la souris, établir une liste de 6 acides aminés pour l'antigène d'une part,
et pour le site anticorps d'autre part.

Formuler par écrit, la nature des liaisons chimiques qui pourraient s'établir entre les AA de l'antigène
et les AA du site anticorps ainsi répertoriés, liaisons qui pourraient expliquer la façon
dont le site anticorps pourrait reconnaître le déterminant antigénique porté par le lysozyme.
 

Dans le menu principal, écrire la ligne de commande :     script sites.spt Observer ce qui est apparu : une représentation en sphères des acides aminés qui entrent en contact lors de la reconnaissance anticorps / antigène. En faisant tourner la molécule, établir la liste des AA de l'antigène et celle du site anticorps, qui entrent en contact. On peut modifier l'affiche du "script" afin de reconnaître la formule chimique de certaines chaînes latérales des acides  aminés recherchés. Par exemple : afficher rubans, sphères, boules et bâtonnets, ou bâtonnets. La comparer avec la liste déjà établie,  en tirer quelques conclusions pour soi-même. Représenter de façon simplifiée l'ensemble Antigène  Anticorps Fab après avoir choisi une orientation appropriée de la molécule permettant de suggérer le relief en 3 dimensions.

4. Bibliographie.
 

Rasmol ,  logiciel créé par : Roger Sayle Glaxo Wellcome Research and Development Stevenage, Hertfordshire, U.K.

Publication pédagogique de l'INRP : Structures et fonctions des molécules biologiques     Utilisations pédagogiques      des visualisations tridimensionnelles      avec le logiciel RASMOL.      prix : 150 francs ( environ 22,50 Euro )

INRP :  institut national de recherche pédagogique     29 rue d'Ulm,      75230 Paris cedex 05      tél : 01 46 34 90 00