La définition
Le point isoélectrique, pI, est le pH auquel une protéine ne porte aucune charge nette. En dessous de son pI, la protéine est chargée positivement, car ses groupes basiques sont protonés ; au-dessus, elle est négative, car ses groupes acides ont perdu leurs protons.
D'où vient la charge
Sept chaînes latérales et les deux extrémités de la chaîne changent de charge avec le pH. Chacune a un pKa, le pH auquel elle est chargée à moitié. Valeurs approximatives :
- Acides (négatifs au-dessus de leur pKa) : extrémité C (environ 3,5), aspartate (3,9), glutamate (4,1), cystéine (8,3), tyrosine (10,1).
- Basiques (positifs en dessous de leur pKa) : histidine (6,0), extrémité N (environ 8,0), lysine (10,5), arginine (12,5).
Les valeurs exactes de pKa varient selon les tables (EMBOSS, Lehninger, Bjellqvist), c'est pourquoi différents outils donnent des pI légèrement différents pour la même séquence.
Comment il se calcule
Pour un pH d'essai, la charge de chaque groupe est obtenue par l'équation de Henderson-Hasselbalch : un groupe basique apporte +1 ÷ (1 + 10pH − pKa) et un groupe acide −1 ÷ (1 + 10pKa − pH). La somme sur toute la séquence donne la charge nette à ce pH. On ajuste ensuite le pH, par dichotomie, jusqu'à ce que la charge nette soit nulle. Une protéine riche en lysines et arginines finit avec un pI élevé ; une protéine riche en aspartate et glutamate a un pI bas.
À quoi sert le pI
- Focalisation isoélectrique et gels 2D : une protéine migre dans un gradient de pH jusqu'à atteindre son pI, puis s'arrête.
- Chromatographie échangeuse d'ions : à un pH inférieur à son pI, une protéine se fixe sur un échangeur de cations ; au-dessus, sur un échangeur d'anions.
- Solubilité : les protéines sont le moins solubles près de leur pI, ce qui sert à les précipiter et explique pourquoi on garde les tampons de conservation à au moins une unité de pH de distance.
Le calculer
Point isoélectrique d’une protéine donne le pI et la charge nette au pH de votre choix, pour une séquence ou plusieurs. Statistiques de protéine ajoute la composition en acides aminés et Masse moléculaire d’une protéine la masse en daltons.