Étude de la variabilité des acides aminés des anticorps avec Jalview
Place de l'activité dans le programme
En classe de terminale S, dans la partie du programme "Immunologie" :
Les activités envisageables proposent "l'utilisation de banques de données permettant d'étudier les séquences
d'acides aminés correspondant aux différentes parties des anticorps" ainsi que "l'utilisation de
logiciels de modélisation moléculaire montrant les anticorps et la réaction antigène-anticorps".
Les objectifs cognitifs sont de montrer que les anticorps sont constitués d'une partie constante
et d'une partie variable, et que la spécificité des anticorps est due à la partie variable.
Cette activité prend place après avoir mis en évidence la structure du fragment Fab (constitué d'une chaîne
lourde associée à une chaîne légère) et son rôle dans la fixation à l'antigène,
L'objectif de cette activité est de montrer comment l'organisme adapte ses défenses pour répondre
à la diversité des antigènes.
Exemple de complexe Fab-antigène
Coupe au travers d'un complexe Fab-antigène
Blanc : Fab, Gris : antigène, Jaune : acides aminés du Fab en contact avec l'antigène
Problème à résoudre
Les anticorps se fixent sur leurs antigènes à l'aide de leurs fragments Fab qui présentent une
complémentarité avec l'antigène. Par ailleurs un anticorps est spécifique d'un
antigène. Comment l'organisme peut-il répondre à la diversité des antigènes ?
Ressources à utiliser
Pistes d'exploitation
Déterminer le degré de conservation d'un acide aminé et sa localisation dans la structure 3d de la protéine
En comparant deux acides aminés de l'alignement choisis dans la partie variable et dans la partie constante
on peut définir la notion de conservation/variabilité et commencer à la mettre en relation avec le rôle
de l'acide aminé dans la formation du complexe immun.
Exemple
Sur cette image, Fab en blanc, antigène en mauve, les deux acides aminés pris en exemple sont mis
en évidence.
Par exemple la comparaison des acides aminés 23 et 180 montre :
- 23 :
4 acides aminés différents en cette position sur un total de 7 séquences. Cet
acide aminé est variable comme la plupart de ses voisins.
- 180 :
1 acide aminé commun à toutes les séquences. Le degré de conservation calculé est maximal.
Déterminer les zones conservées et les zones variables à l'échelle de la séquence des chaînes d'anticorps
En généralisant l'approche précédente, on peut parvenir à un découpage des séquences en deux
parties : une partie variable et une partie constante.
Exemple
Image d'un alignement de séquences de chaînes légères
Image d'un alignement de chaînes lourdes.
Remarque : l'histogramme au bas de chaque alignement représente le degré de conservation.
Déterminer la localisation des zones conservées ou variables au niveau de la structure de la protéine
Une coloration de l'alignement de séquences en fonction du degré de conservation
montre la position et l'orientation dans la protéine des acides aminés conservés ou au contraire
variables. Cette localisation peut être mise en relation avec l'importance de ces acides aminés
pour la structure et/ou la fonction de l'anticorps.
Exemple
L'image ci-dessous montre les zones conservées en bleu, et les zones variables en blanc.
Les acides aminés proches de l'antigène (violet) sont ceux responsables de la spécificité
de l'anticorps vis à vis de l'antigène.
