Les protéines membranaires, leurs hélices et leur repliement : analyses sur les structures expérimentales connues

par Jaime Arce Lopera

Thèse de doctorat en Bioinformatique. Biologie structurale et génomique

Sous la direction de James N. Sturgis.

Soutenue en 2007

à Aix Marseille 2 .


  • Résumé

    Les protéines membranaires résident dans un milieu anisotrope et hétérogène. Cet environnement peut être divisé en plusieurs zones et exerce divers effets qui ont des conséquences sur la structure des protéines membranaires. J'ai donc créé et analysé un base de données de structures de protéines membranaires avec une annotation adaptée qui va audelà de celle couramment pratiquée. Après avoir valider l'approche d'annotation des différents éléments structurels, j'ai pu montrer que chacun de ces éléments ont des biais de composition caractéristiques qui découlent vraisemblablement de l'environnement. Par ailleurs, un examen de l'organisation du faisceau d'hélices dans notre base de données nous montre qu'il est difficile d'appréhender les interactions individuelles des hélices. C'est pourquoi j'ai développé Ptuba, un logiciel qui fait des projections des hélices, afin de concentrer, accumuler ou modifier l'information provenant de plusieurs sources pour faire en sorte qu'elle devienne plus compréhensible et donc exploitable. Le modèle à deux étapes propose que le réseau d'interactions entre hélices transmembranaires est le moteur principal de l'assemblage des protéines membranaires. J'ai testé cette hypothèse avec une analyse énergétique de notre base de données. Il en résulte que le modèle fonctionne dans le cas des interactions au sein d'une même chaîne mais pas vraiment dans les cas d'interactions entre chaînes. Cette différence vient d'un biais de population des interactions. Bien que les interactions entre hélices transmembranaires sont composées de deux types d'interactions distincts, j'ai mis en évidence que c'est la proportion relative de chaque type d'interaction et non leur nature qui est différente dans le cas des interactions entre chaînes. Cette analyse de la nature et assemblage des différents éléments structurels qui composent les protéines membranaires améliore notre compréhension de la stabilité des protéines membranaires et peut être servira à des efforts de prédiction d'annotation ou de structure.

  • Titre traduit

    The helices an folding of membrane proteins : an analysis of known experimental structures


  • Résumé

    Membrane proteins function in an anisotropic and heterogeneous environment. This environment can be divided in several distinct zones which have different influences on the structure of membrane proteins. Therefore, I created and analysed a database of membrane proteins of known structure annotated beyond usual standards. After validating the structural annotation, I show that the different structural elements that constitute these proteins display marked composition biases that probably derive from the environment's influence. An exam of the helix bundle organisation in our database is enough to see that understanding each individual interaction between helices is difficult. That is why I created Ptuba, a program to project the helices, in order to concentrate, accumulate or modify information from many sources to render it more comprehensible and thus useable. The two step model establishes that the network of interactions between transmembrane helices drive the assembly of membrane proteins. I tested this hypothesis by the analysis of interaction energies between elements in our database. The result is that this model works for interactions within chains but not for interactions between chains. The reason behind this difference is a population bias in the type of interactions involved. In fact, although two different types of interactions exist, it is not their nature but the relative population of these interactions that gives rise to the difference in interactions between chains. This analysis of the nature and assembly of different structural elements in membrane proteins improves our comprehension of the stabilty of these proteins and could evently be used in annotation or structure prediction methods.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (263 p.)
  • Annexes : Bibliogr. : f. : 224-263

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  • Bibliothèque : Université Aix-Marseille (Marseille. Luminy). Service commun de la documentation. Bibliothèque de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 46075
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