Biotine - Avidine

[invite2dc47ec3]

Bonjour à vous !

Avant tout, sachez que j'ai plutôt l'habitude de poster en section "chimie", mais je crois que mon problème est cette fois ci plus à même d'être résolu ici, en section "bio"
J'ai fait des recherches qui se sont révélées infructueuses, alors je viens vers vous avec ma petite question : Comment ça se passe une liaison Biotine-Avidine ?

Je n'ai aucunes bases en biologie, je connais la structure chimique de la biotine, mais concrètement où, comment et de quels type sont les liaisons entre ces deux bêtes là ?

Merci d'avance !
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[TheBigBangTheory]

Salut ! Et quelles bêtes !

Je peux t'apporter quelques informations (incomplètes, que je te prévienne :P).
Je sais que l'avidine possède quatre sites de liaisons pour la biotine (vitamine). La liaison se fait par interaction électrostatique, en l'occurrence par interactions hydrophobes et liaisons hydrogène, malgré quoi, la constante de dissociation est de 10^(-14)M ce qui donne une affinité immense (10^(14) M^-1) en solution. Autant dire que la liaison est irréversible.
Un moyen simple (parmi d'autres) de rompre la liaison de manière irréversible est de passer par une dénaturation de l'avidine en chauffant, chauffant, chauffant (intuitivement, je dirais autour de 100°, étant donné l'affinité et en tenant de quelques de dénaturation d'autres protéines)... Sinon, on peut passer par l'utilisation du chlorure de guadinium (pas sûr pour ça) et/ou de l'urée pour dénaturer de manière réversible l'avidine en rompant les liaisons hydrogènes et les interactions hydrophobes.
Essaie de trouver la structure tertiaire (elle est organisée en feuillets ß anti-parallèles) de l'avidine avec le site de liaison à la biotine. À mon avis, il doit y avoir une certaine conformation des acides aminés impliqués dans le site de liaison (qui est, en l'occurrence, une boucle) formant une cavité qui doit être très profonde, rendant l'affinité aussi grande. J'ai jeté un coup d'oeil à la structure de la biotine : tu peux déjà imaginer 4 liaisons hydrogènes avec 4 acides aminés. Je te justifie ça : une boucle constitue le domaine de liaison, et elle est composée d'au moins 4 acides aminés. Donc, si tu parviens à trouver la structure tertiaire de l'avidine, connaissant la structure tri-dimensionnelle de la biotine, y a peut-être possibilité de trouver avec quels acides aminés il y a des liaisons hydrogènes.
Pour ce qui est des interactions hydrophobes, on peut pas trop deviner.

Côté application biologique, on utilise le complexe avidine-biotine (plutôt streptavidine-biotine en fait, qui est présent sous forme de zwitterion à un pH bien plus proche du pH physiologique que dans le cas de l'avidine) pour amplifier le signal quand tu souhaites détecter par exemple un antigène qui est présent en faible quantité dans une coupe. Si ça t'intéresse plus que ça, hésite pas.

[TheBigBangTheory]

Ah, que j'y pense avant d'aller dormir... Pour te donner une idée de comparaison : en revenant sur l'application biologique du complexe avidine-biotine (ou streptavidine-biotine), l'avidine se lie à la fois à la biotine et à un anticorps lui-même lié à un antigène. Si tu compares l'affinité antigène-anticorps à celle de l'avidine-biotine, t'obtiens un facteur d'environ 10^6 fois plus élevé pour l'avidine-biotine, variable en fonction de l'antigène et de l'anticorps. L'affinité antigène-anticorps étant considérée comme étant déjà grande.

[invite2dc47ec3]

Superbe !

Vraiment très complète ta réponse, ce fut un plaisir d'apprendre autant d'informations d'un seul coup !

Il me semblait bien que le couple avidine-biotine forme des liaisons de force quasi covalente, j'ai des constante d'association de l'ordre de 10e15 ! Pour ce qui est de l'étude de la structure 3D, je vais m'y mettre immédiatement mais les premiers résultats que j'ai pu trouver semble indiquer que l'avidine à une structure plutôt cubique (6nm x 5,5nm x 4nm) et que les 4 sites sont répartie de la façon suivante : deux sur une des faces 5,5nm x 6nm et les deux autres sur la face opposée. En ce qui concerne des cavités pour les liaisons, je n'ai pas encore assez d'informations mais cela semble plus que logique en effet : si c’était simplement par contact plan/plan avec des liaison H, il en faudrait une vingtaine par site pour atteindre une telle cohésion !

A vrai dire je compte utilisé ce couple pour retenir une enzyme sur un substrat, j'avais peur que ça soit pas assez solide au début, bah maintenant j'ai peur que ça soit trop fort comme liaison..! Et du coup les conditions de découplage sont absolument drastique, voir impossible (En tout cas si ton labo n'a pas eu la chance d'être posé sur le sommet d'un volcan en éruption). C'est la première fois que je bosse avec du bio en temps que chimiste polymériste, et ça s'annonce compliqué !

Merci encore de ta réponse très étoffée !

[A voir en vidéo sur Futura]

[TheBigBangTheory]

Pas de soucis !
Pour le découplage, je n'pense pas que ce soit drastique à ce point.

Tiens, en me relisant, j'me suis rendu compte d'une légère erreur, que tu as certainement dû remarqué j'imagine : je voulais dire "chlorure de guanidium" et non pas "[...] guadinium". Erreur que je fais souvent, encore plus à 2h du mat' ! :P

Tiens-nous au courant quand tu auras trouver la structure spatiale de la liaison, les acides aminés impliqués dans les interactions hydrophobes et ceux dans les liaisons hydrogènes. Pour moi, vue la force de la liaison, j'opterais soit pour la phénylalanine/le tryptophane/la proline comme intervenant dans ces interactions hydrophobes.

Je regarderai un peu de mon côté si je trouve le temps. Sur ce, bon travail !