Etude de l’effet de la chaINe latErale

sur la chaIne principale dans les dipeptides

M. Mcharfi1* , M. Benzakour2 , M. Chaouch1 , A. Daoudi2 ,

G. Boussard3, M. Marraud3 , A. Cartier4, J.L.Rivail4

1 Laboratoire de Chimie Physique , Université Sidi Mohammed Ben Abdellah,

Faculté des sciences DharMehraz. Département de Chimie B.P. 1796 , FES , Maroc

2 Laboratoire de chimie Théorique, Université Sidi Mohammed Ben Abdellah,

Faculté des sciences Dhar Mehraz. Département de Chimie B.P. 1796 , FES , Maroc

3 Laboratoire de Chimie Physique Macromoléculaire, INPL-ENSIC, 54042 Nancy, France

4 Laboratoire de Chimie Théorique , Université de Nancy I , B.P.239 , 54506 Vandoeuvre, France

* Corresponding author. E-mail : mcharfi@caramail.com

Received 13 January 2001; revised version accepted 17 April 2001

Abstract

The stability and structure of the dipeptides Boc-Asx-Xaa-NHMe (Xaa=Pro, Phe, Asx=Asp, Asn) have been investigated with the experimental and ab initio calculation methods. The experimental study using I.R. and 1H N.M.R. spectroscopy shows the existence of an intramolecular interaction involving the CgO group of an Asx residue and the peptide NH group ahead in the sequence, and provides informations on factors that contribute to the stability of the Asx turn. The Proline (Pro) residue constitutes a favorable element to the existence of this structure, the observed competition in the sequences Asx-Phe between b and Asx turn disadvantages the first one in the Asx-Pro. Ab initio calculation using the HF/3-21G basis have been used to study the most stable conformations of the MeCO-Asn-Xaa-NHMe dipeptide (Xaa=Pro, Gly). These calculations confirm the effect of the side chain on the backbone. The relative stability of the Asx turn depends on the nature of the Xaa residue. Indeed the substitution of the Gly residue by the Pro residue consolidates the Asx turn in comparison with the bI repliement. The presence of the Gly residue in the Asn-Xaa dipeptide increases the flexibility of the peptide skeleton in relation to the Pro residue, the relative energies of the optimized conformations. The dihedral angles and the bond lengths have been calculated. The results of these calculations are in good agreement with our experimental results.

Keywords: Asx-bend; Hydrogen bond; ab initio calculation; Infrared spectroscopy; NMR spectroscopy; Protein conformation; Dipeptides.

Résumé 

Dans cette étude conformationnelle nous nous sommes intéressés aux dipeptides Boc-Asx-Xaa-NHMe (Xaa=Pro, Phe, Asx=Asp, Asn). L’étude expérimentale utilisant les techniques spectroscopiques I.R et R.M.N. protonique montre l’existence de l’interaction unissant NHMe à Asx-CgO et fournit quelques renseignements sur les facteurs qui concourent à la stabilité du repliement Asx. Le résidu Proline (Pro) constitue un élément favorable à l’existence de cette structure, la compétition observée dans les séquences Asx-Phe ente b et Asx tourne au désavantage du premier dans les séquences Asx-Pro. Des calculs de type ab initio utilisant la base HF/3-21G ont été utilisés pour étudier les conformations les plus stables du dipeptide MeCO-Asn-Xaa-NHMe (Xaa=Pro, Gly). Ces calculs confirment l’effet de la chaîne latérale sur la chaîne principale, la stabilité relative du repliement Asx dépend de la nature du résidu Xaa. En effet la substitution du résidu Gly par le résidu Pro stabilise le repliement Asx par rapport au repliement bI. La présence du résidu Gly dans le dipeptide Asn-Xaa augmente la flexibilité du squelette peptidique par rapport au résidu Pro. Les énergies relatives des conformations optimisées, les angles dièdres et les distances inter-atomiques sont présentés. Les résultats théoriques sont en bon accord avec nos résultats expérimentaux.

Mots clés : Repliement Asx; Liaison hydrogène; Calcul ab initio; Spectroscopie infrarouge; RMN; Conformation des protéines; Dipeptides.

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