Etude du comportement de calciproteines a mains ef en presence de ca#2+ et mg#2+ a partir de trajectoires de dynamique moleculaire et de calculs de differences d'energie libre

Study of the behaviour of ef hands calciproteins in the presence of ca2+ and mg2+ by molecular dynamic trajectories and free energy difference calculations

• Auteur / Autrice : David Allouche
• Direction : Jean Durup
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biophysique computationnelle
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Résumé

La modulation de la concentration en calcium intervient dans beaucoup de processus, dits ca2+ dependants. Ca2+ va alors souvent interagir avec des calciproteines a mains ef. Dans les conditions physiologiques ca2+ n'est pas le seul cation divalent present dans le milieu, puisque mg2+ est present en grande quantite. Une des questions centrales concernant le fonctionnement de ces calciproteines est par consequent la comprehension a l'echelle moleculaire de leurs differences d'affinite pour ca2+ et mg2+. Lors de ce travail, nous nous sommes interesses a la difference de selectivite de diverses calciproteines pour ca2+ et mg2+. Pour ce faire, nous avons transforme ca2+ en mg2+ pour calculer des differences d'energie libre par methode de perturbation thermodynamique. Nous avons suivi l'evolution structurale de l'environnement du ca2+ durant sa transformation en mg2+, et ce, dans l'eau, et dans les sites des proteines etudiees. Les transformations ca2+mg2+ dans les sites de la parvalbumine (parv) ont mis en evidence une contraction generale de la sphere de coordination des cations. Cette contraction s'accompagne d'une diminution du nombre d'oxygenes coordonnes au cation qui passe de 8 pour ca2+ a 6 pour mg2+ et ceci a la suite de la reorganisation ultime d'un ligand bidentate (glu en position relative 12), qui devient monodentate. Cette derniere a ete observee experimentalement. Nous avons ensuite etudie la troponine c et la calmoduline, pour lesquelles aucune structure 3d de ces proteines complexees a mg2+ n'est disponible. L'analyse structurale de nos simulations a mis en evidence que ces proteines ont le meme type de reorganisation structurale que celui observe precedemment. Sur le plan thermodynamique, nos resultats se sont averes moins satisfaisants, dans la mesure ou le rapport k#c#a/k#m#g calcule n'etait pas toujours en accord avec l'experience. C'est pourquoi pour decrire ces cations nous avons commence a developpe de nouveaux parametres a partir de calculs ab initio.