Étude de la conservation des acides aminés de la myoglobine avec Jalview

Place de l'activité dans le programme

En classe de terminale S, dans la partie du programme "Stabilité et variabilité des génomes et évolution" les activités envisageables pour mettre en évidence les avantages ou le caractère neutre d'une mutation, évoquent la comparaison de molécules homologues de différentes espèces, ayant les mêmes propriétés.

Les objectifs de cette activité sont de dégager la notion de conservation des acides aminés et de mettre en relation la conservation avec l'importance de l'acide aminé pour la structure et le fonctionnement de la protéine.

Problème à résoudre

Les mutations sont aléatoires et touchent avec une même probabilité tous les acides aminés d'une protéine. Cependant, toutes ces mutations ont-elles autant de chance d'être conservées au cours de l'évolution ?

Ressources à utiliser

Pistes d'exploitation

Définir la notion de conservation d'un acide aminé

En comparant deux acides aminés de l'alignement choisis pour leur degré de conservation on peut dégager le principe de la conservation.
Exemple
Par exemple la comparaison des acides aminés 74 et 75 montre :

Rechercher le degré de conservation d'un acide aminé important pour la fonction de la myoglobine

La myoglobine est une protéine qui permet la fixation d'une molécule de dioxygène sur un hème présent dans une poche. Deux acides aminés sont situés de part et d'autre de l'atome de Fe de l'hème et jouent un rôle majeur dans ses réactions d'oxydo-réduction : l'Histidine 64 et l'Histidine 93.
Exemple
Image du modèle moléculaire mettant en évidence la position des acides aminés 64 et 93 (en jaune) dans la protéine. L'hème est représenté en boules et bâtons, l'atome de Fer est représenté en sphère (rayon de Van der Walls) Remarque : dans l'alignement (voir exemple ci-dessus), ces acides aminés sont numérotés respectivement 65 et 94 puisque les séquences proposées incluent la méthionine du codon d'initiation en première position.

Le degré de conservation de ces acides aminés peut être mis en relation avec l'effet de la sélection naturelle.

Déterminer la localisation des zones conservées ou variables à l'échelle 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 la myoglobine.
Exemple
L'image ci-dessous montre les zones conservées en rouge, et les zones variables en blanc. Les acides aminés proches de l'hème sont importants pour la fonction de la myoglobine. Ceux orientés vers l'intérieur de la protéine déterminent sa structure 3D et sont donc également importants dans le fonctionnement de la protéine.