Chiralité des acides aminés

Les acides aminés (à l'exception de la glycine) ont un atome de carbone chiral adjacent au groupe carboxyle (CO2-). Ce centre chiral permet le stéréoisomérisme. Les acides aminés forment deux stéréoisomères qui sont des images miroir l'un de l'autre. Les structures ne sont pas superposables les unes aux autres, tout comme vos mains gauche et droite. Ces images miroirs sont appelées énantiomères.

Conventions de dénomination D / L et R / S pour la chiralité des acides aminés

Il existe deux systèmes de nomenclature importants pour les énantiomères. Le système D / L est basé sur l'activité optique et fait référence aux mots latins dexter pour droit et laevus pour la gauche, reflétant les gauchers et les droitiers des structures chimiques. Un acide aminé avec la configuration dextre (dextrogyre) serait nommé avec un préfixe (+) ou D, tel que (+) - sérine ou D-sérine. Un acide aminé ayant la configuration de laevus (lévogyre) serait précédé d'une (-) ou L, comme (-) - sérine ou L-sérine.

Voici les étapes pour déterminer si un acide aminé est l'énantiomère D ou L:

1. Dessinez la molécule comme une projection de Fischer avec le groupe acide carboxylique en haut et la chaîne latérale en bas. (Le groupe amine ne sera ni en haut ni en bas.)
2. Si le groupe amine est situé sur le côté droit de la chaîne carbonée, le composé est D. Si le groupe amine est sur le côté gauche, la molécule est L.
3. Si vous souhaitez dessiner l'énantiomère d'un acide aminé donné, dessinez simplement son image miroir.

La notation R / S est similaire, où R signifie latin rectus (droite, appropriée ou droite) et S signifie latin sinistre (la gauche). La dénomination R / S suit les règles de Cahn-Ingold-Prelog:

1. Localiser le centre chiral ou stéréogène.
2. Attribuez la priorité à chaque groupe en fonction du numéro atomique de l'atome attaché au centre, où 1 = élevé et 4 = faible.
3. Déterminer la direction de priorité pour les trois autres groupes, par ordre de priorité élevée à faible (1 à 3).
4. Si l'ordre est dans le sens horaire, alors le centre est R. Si l'ordre est dans le sens antihoraire, alors le centre est S.

Bien que la majeure partie de la chimie soit passée aux désignations (S) et (R) pour la stéréochimie absolue des énantiomères, les acides aminés sont le plus souvent nommés en utilisant le système (L) et (D).

Isomérie des acides aminés naturels

Tous les acides aminés trouvés dans les protéines se trouvent dans la configuration L autour de l'atome de carbone chiral. L'exception est la glycine car elle a deux atomes d'hydrogène au niveau du carbone alpha, qui ne peuvent être distingués l'un de l'autre sauf via le marquage radio-isotopique.

Les acides aminés D ne se trouvent pas naturellement dans les protéines et ne sont pas impliqués dans les voies métaboliques des organismes eucaryotes, bien qu'ils soient importants dans la structure et le métabolisme des bactéries. Par exemple, l'acide D-glutamique et la D-alanine sont des composants structurels de certaines parois cellulaires bactériennes. On pense que la D-sérine pourrait être un neurotransmetteur cérébral. Les acides aminés D, lorsqu'ils existent dans la nature, sont produits par des modifications post-traductionnelles de la protéine.

En ce qui concerne la nomenclature (S) et (R), presque tous les acides aminés dans les protéines sont (S) au niveau du carbone alpha. La cystéine est (R) et la glycine n'est pas chirale. La cystéine est différente parce qu'elle a un atome de soufre à la deuxième position de la chaîne latérale, qui a un numéro atomique plus grand que celui des groupes au premier carbone. Suivant la convention de dénomination, cela rend la molécule (R) plutôt que (S).