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Étude In Silico d’ELPs : mise en évidence de la relation structure/activation de l’EBP. St é phanie BAUD, Nicolas BELLOY Manuel DAUCHEZ Laboratoire SirMa CNRS UMR 6237 Medyc IFR 53 Biomolécules Université de Reims-Champagne-Ardenne. Quelques d é finitions.
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Étude In Silico d’ELPs : mise en évidence de la relation structure/activation de l’EBP. Stéphanie BAUD, Nicolas BELLOY Manuel DAUCHEZ Laboratoire SirMa CNRS UMR 6237 Medyc IFR 53 Biomolécules Université de Reims-Champagne-Ardenne
Quelques définitions Protéine (Protos = premier) Macromolécule constituée par une ou plusieurs chaînes d‘acides aminés. Les différentes protéines ont toutes des fonctions différentes et très spécifiques; elles peuvent fabriquer (les cheveux, les ongles), digérer (enzymes de l'estomac), détoxifier les poisons ou aider à combattre les maladies. Acide aminé Les acides aminés sont constitués d'azote, de carbone, d'hydrogène et d'oxygène. Certains contiennent également du soufre et du phosphore. Il existe 20 acides amines differents. Chaque acide amine comporte une foncion amine (NH2), une fonction acide (COOH), ainsi qu’une chaine laterale attachee au carbonne alpha.
a-helix http://www.brooklyn.cuny.edu b-sheet http://biology.kenyon.edu Structure des Protéines Structure primaire = Succession linéaire des acides aminés (ou résidus) constituant la protéine Structure secondaire =Décrit le repliement local de la chaîne principale d'une protéine. Structure tertiaire =Repliement de la chaîne polypeptidique dans l'espace. (structure 3D). La structure 3D d'une protéine est intimement liée à sa fonction. Structure quarternaire = arrangement of multiple folded protein molecules in a multi-subunit complex.
Structure des Protéines Diagramme de Ramachandran http://www.lbpa.ens-cachan.fr/bentley/structure.htm
Elastine et Matrice Extracellulaire (MEC) La MEC est l’ensemble des macromolécules extracellulaires du tissu conjonctif. soutien structural, adhérence, mouvement et régulation de la cellule. Dégradation de l’élastine : libération de peptides d’élastine à activité biologique. Implication dans des pathologies.
Position de la problématique Tester la stabilité du complexe VGAPGV+EBP en utilisant la dynamique moléculaire. Considérer une large gamme de peptides, et tenter de lier leur structure intrinsèque à leur activité. Peptide VGVAPG docké sur l’ EBP.
- - - + + + + + ? - Choix des peptides. PGAIPG GVAPGV VAPGVG APGVGV PGVGVA GVGVAP Permutation circulaire ELASTINE VGVAPG LAMININE LGTIPG Au total, 10 hexapeptides sont considérés au cours de cette étude. FIBRILLINE 1 EGFEPG GALECTINE 3 PGAYPG
Les simulations de Dynamique Moléculaire Contributions liantes Contributions non liantes ENERGIE POTENTIELLE http://cmm.cit.nih.gov/modeling/guide_documents/molecular_mechanics_document.html
Les simulations de Dynamique Moléculaire La dynamique moléculaire : étude de la trajectoire d'une molécule en appliquant les lois de la mécanique classique newtonienne = simuler les mouvements atomiques au cours du temps. Contrôle de la température Énergie Potentielle Énergie cinétique vitesses Positions
Mise en place des simulations • GROMACS MD Simulation Package • Simulations NPT (T=300 K) • Boites périodiques: 40Å40Å40Å • Molécules d’eau traitées explicitement Configuration de départ de LGTIPG, PGAIPG et VGVAPG. 6500 atomes Simulations d’une durée de 200ns chacune.
Exemples de trajectoires APGVGV EGFEPG PGAIPG
Distributions des longueurs des peptides Il semble difficile de départager clairement deux ou trois groupes de peptides.
Analyse des coudes b Les deux peptides actifs ne semblent pas être les plus flexibles.
Analyse des coudes b Un peptide est actif si : Il n’est pas trop flexible (= possibilité de former 3 coudes b) Sa séquence lui permet de former un coude b entre le premier et le quatrième résidu. Sa séquence lui permet de former un coude b de type VIII en deuxième (première) position. Motif GXXP
Découpage des trajectoires – Familles de structures Regroupement sur la base des positions des Ca.
GVAPGV EGFEPG GVGVAP LGTIPG APGVGV PGAIPG VAPGVG VGVAPG PGAYPG PGVGVA Comparaison avec VGVAPG docké
Comparaison avec VGVAPG docké Séparation marquée des ”familles ”.
Conclusions Mise en évidence d’un lien entre structure intrinsèque du peptide et activité induite sur l’EBP : Le peptide ne doit pas être trop flexible. La présence d’un coude b en première position semble nécessaire et l’importance du motif GXXP est soulignée. • Perspectives • Validations de nos hypothèses via des expériences de docking et de dynamique moléculaire avec l’EBP. • Vérification expérimentale avec PGAYPG
Contrôle des paramètres Température moyenne stable. Les oscillations de 5 K autour de la moyenne peuvent être considérées comme raisonnables compte tenu de la taille du système. Vérification de la stabilité des systèmes en température. Pas d’anomalie du point de vue des variations temporelles des énergies potentielles. Variation de l’énergie potentielle au cours du temps.
-95° < f < -55° 125° < y < 165° Identification de la structure secondaire locale • Analyse détaillée de la structure locale de la chaîne principale des peptides. • Evaluation du degré d’hydratation de la chaîne principale. programme DSSP (1) • Hiérarchie utilisée : • hélice 4 • hélice 3 • hélice 5 • coude 2 • coude 3 • coude 4 • coude 5 • ladder • bridge • coude 1 • coude 6 • coude 7 • polyproline II (ppII) • bend (1) Kabsch, W. and Sander, C. (1983) Biopolymers. 22. 2257.
Diagrammes de Ramachandran La ‘signature’ des résidus varie selon leur environnement.
Identification de la structure secondaire locale Différences marquées en terme de PPII et coudes b.
Les acides aminés Le corps humain a besoin de 20 acides aminés pour fabriquer (ou synthétiser) ses milliers de protéines.
Analyse des coudes b • Observation des 3 coudes b • APGVGV, GVGVAP et PGVGVA. • Coude b en première position EGFEPG, GVAPGV, LGTIPG, PGAIPG, PGAYPG et VGVAPG. • Présence de coude b de type VIII en seconde position EGFEPG, GVAPGV (première), LGTIPG, PGAIPG, PGAYPG et VGVAPG.
