The dissection of human tropoelastin: from the molecular structure to the self-assembly to the elasticity mechanism Dissection de la tropoélastine humaine: de la structure moléculaire à l’auto-assemblage et au mécanisme d’élasticité Antonio M. Tamburro *, Brigida Bochicchio, Antonietta Pepe Department of Chemistry, Università della Basilicata, Via N. Sauro 85, 85100 Potenza, Italy Received 26 November 2004; accepted 7 December 2004 Available online 22 January 2005 Abstract After a historical introduction the authors describe their most recent results on the structure, assembly and elasticity of elastin. Recent results obtained by analyzing the conformation of polypeptide sequences encoded by the single exons of human tropoelastin demonstrated the presence of labile conformations such as poly-proline II helix (PPII) and b-turns whose stability is strongly dependent on the microenviron- ment. Stable, periodic structures, such as a-helices, are only present in the poly-alanine cross-linking domains. These findings give a strong experimental basis to the understanding of the molecular mechanism of elasticity of elastin. In particular, they strongly support the description of the native relaxed state of the protein in terms of trans-conformational equilibria between extended and folded structures as previously proposed [Int. J. Biochem. Cell. Biol. 31 (1999) 261]. The same polypeptide sequences have been analyzed for their ability to coacervate and to self-assembly.Although the great majority of them were shown to be able to adopt more or less organized structures, only a few were indeed able to coacervate. Studies carried out by transmission electron microscopy showed the polypeptides to adopt a variety of supramolecular structures going from a filamentous organization (typical of elastin) to amyloid-like fibers. On the whole, the results obtained gave significant insight to the roles played by specific polypeptide sequences in self-assembly and possibly in elasticity. © 2004 Elsevier SAS. All rights reserved. Résumé Après une introduction historique, les auteurs, présentent leurs résultats les plus récents sur la structure, l’assemblage et l’élasticité de l’élastine. Les résultats obtenus par analyse de la conformation de séquences polypeptidiques codées par les exons individuels de la tropoelas- tina humaine out démontré la présence de conformations labiles, comme la poly-proline II et les coudes b, dont la stabilité dépend fortement du milieu. Les structures périodiques, telles que l’a-hélice, sont présentes seulement dans les séquences poly-alanine des domaines de réticu- lation. Cela donne une base expérimentale solide à la compréhension du mécanisme moléculaire de l’élasticité de l’élastine. En particulier, cela étaye fortement la description de l’état natif relaxé de la protéine en termes d’équilibre entre conformations étendues et repliées, comme il avait été proposé précédemment. [Int. J. Biochem. Cell. Biol. 31 (1999) 261]. Les mêmes séquences ont aussi été étudiées du point de vue de leur aptitude à la coacervation et à l’auto-assemblage. Seules quelques séquences sont capables de coacerver bien que la plupart peuvent donner des structures supramoléculaires filamenteuses (comme l’élastine) ou encore du type amyloïde. En général les résultats ont mis en évidence le rôle joué par quelques séquences spécifiques dans l’auto-assemblage et, probablement, dans l’élasticité. © 2004 Elsevier SAS. All rights reserved. Keywords: Conformational studies; Elasticity; Elastin; Elastomeric proteins; Protein self-assembly Mots clés : Études de conformations ; Élasticité ; Élastine ; Protéines élastomériques ; auto-assemblage * Corresponding author. E-mail address: tamburro@unibas.it (A.M. Tamburro). Pathologie Biologie 53 (2005) 383–389 http://france.elsevier.com/direct/PATBIO/ 0369-8114/$ - see front matter © 2004 Elsevier SAS. All rights reserved. doi:10.1016/j.patbio.2004.12.014