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Post on 03-Apr-2015
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Stéphanie BAUD, Nicolas BELLOY Manuel DAUCHEZ
Laboratoire SirMaCNRS UMR 6237 Medyc
IFR 53 Biomolécules Université de Reims-Champagne-Ardenne
Étude In Silico d’ELPs : mise en évidence de la relation
structure/activation de l’EBP.
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 aminéLes 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.
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 quarternaire = arrangement of multiple folded protein molecules in a multi-subunit complex.
Structure tertiaire =Repliement de la chaîne polypeptidique dans l'espace. (structure 3D). La structure 3D d'une protéine est intimement liée à sa fonction.
-helix
http://www.brooklyn.cuny.edu
-sheet
http://biology.kenyon.edu
Structure des ProtéinesDiagramme de Ramachandran
http://www.lbpa.ens-cachan.fr/bentley/structure.htm
Elastine et Matrice Extracellulaire (MEC)
Dégradation de l’élastine : libération de peptides d’élastine à activité biologique. Implication dans des pathologies.
La MEC est l’ensemble des macromolécules extracellulaires du tissu conjonctif.
soutien structural, adhérence, mouvement et régulation de la cellule.
Position de la problématique
Peptide VGVAPG docké sur l’ EBP.
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.
Choix des peptides.
VGVAPG
GVAPGVVAPGVGAPGVGVPGVGVAGVGVAP
Permutation circulaire
ELASTINE
PGAIPG
LAMININE LGTIPG
FIBRILLINE 1
GALECTINE 3 PGAYPG
EGFEPG Au total, 10 hexapeptides sont considérés au cours de cette étude.
?
+
+
+
+ +-
--
-
Les simulations de Dynamique Moléculaire
http://cmm.cit.nih.gov/modeling/guide_documents/molecular_mechanics_document.html
ENERGIE POTENTIELLE Contributions
liantesContributions non liantes
Énergie Potentielle
Énergie cinétique vitesses
i
i amF
Positions
Contrôle de la température
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.
Mise en place des simulations
Configuration de départ de LGTIPG, PGAIPG et VGVAPG.
6500 atomes
GROMACS MD Simulation Package
Simulations NPT (T=300 K)
Boites périodiques:40Å40Å40Å
Molécules d’eau traitées explicitement
Simulations d’une durée de 200ns chacune.
Distributions des longueurs des peptides
Il semble difficile de départager clairement deux ou trois groupes de peptides.
Analyse des coudes
coude % type coude % typeAPGVGV 28.4 II + IV PGAIPG 34.5 IV
APGVGV 33.5 IV PGAIPG 25.7 IV + VIII
APGVGV 40.7 IV PGAIPG 0.0 -
EGFEPG 9.7 IV PGAYPG 24.9 IV
EGFEPG 4.0 IV + VIII PGAYPG 26.9 IV + VIII
EGFEPG 0.0 - PGAYPG 0.0 -
GVAPGV 9.7 IV + VIII PGVGVA 23.3 IV
GVAPGV 0.0 - PGVGVA 26.1 IV
GVAPGV 24.9 II + IV PGVGVA 15.2 IV
GVGVAP 27.2 IV VAPGVG 0.0 -
GVGVAP 14.3 IV VAPGVG 32.7 II + IV
GVGVAP 8.6 IV + VIII VAPGVG 29.7 IV
LGTIPG 51.5 IV VGVAPG 20.1 IV
LGTIPG 16.2 IV + VIII VGVAPG 10.3 IV + VIII
LGTIPG 0.0 - VGVAPG 0.0 -
Analyse des coudes
Un peptide est actif si :
Il n’est pas trop flexible (= possibilité de former 3 coudes )
Sa séquence lui permet de former un coude entre le premier et le quatrième résidu.
Sa séquence lui permet de former un coude de type VIII en deuxième (première) position. Motif GXXP
Découpage des trajectoires – Familles de structures
Regroupement sur la base des positions des C.
Sequence # de clusters
APGVGV 26
EGFEPG 10
GVAPGV 11
GVGVAP 23
LGTIPG 10
PGAIPG 12
PGAYPG 11
PGVGVA 30
VAPGVG 13
VGVAPG 13
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 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
Vérification de la stabilité des systèmes en température.
Variation de l’énergie potentielle au cours du temps.
Température moyenne stable. Les oscillations de 5 K autour de la moyenne peuvent être considérées comme raisonnables compte tenu de la taille du système.
Pas d’anomalie du point de vue des variations temporelles des énergies potentielles.
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.
-95° < < -55°125° < < 165°
Hiérarchie utilisée :(1) hélice 4(2) hélice 3
(3) hélice 5(4) coude 2(5) coude 3(6) coude 4 (7) coude 5(8) ladder(9) bridge(10) coude 1(11) coude 6
(12) coude 7(13) polyproline II
(ppII)(14) bend
programme DSSP (1)
(1) Kabsch, W. and Sander, C. (1983) Biopolymers. 22. 2257.
Les acides aminés
Le corps humain a besoin de 20 acides aminés pour fabriquer (ou synthétiser) ses milliers de protéines.
Analyse des coudes
Observation des 3 coudes APGVGV, GVGVAP et PGVGVA.
Coude en première position EGFEPG, GVAPGV, LGTIPG, PGAIPG,
PGAYPG et VGVAPG.
Présence de coude de type VIII en seconde position
EGFEPG, GVAPGV (première), LGTIPG, PGAIPG, PGAYPG et VGVAPG.
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