DaDiModO un algorithme génétique pour l'étude de protéines à domaines à l'aide de données de RMN et de SAXS : application à la protéine ribosomale S1 d'Escherichia Coli

DaDiModO a genetic algorithm for modular proteins study with NMR and SAXS data : application to the S1 ribosomal protein of Escherichia coli

• Auteur / Autrice : Fabien Mareuil
• Direction : François Bontems
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Analyse de génomes et modélisation moléculaire
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Escherichia coli

Protéines ribosomiques

Diffusion aux petits angles

Algorithmes

Similitude de séquences d'acides aminés

Résumé

La compréhension des propriétés des macromolécules biologiques, en particulier des protéines, passe par la connaissance de leurs structures tridimensionnelles. Environ un millier de domaines différents suffisent à construire la plupart des protéines et il est estimé que la moitié des structures de ces domaines est résolue (Koonin et al. 2002). À terme, il sera possible d'obtenir au moins des modèles approchés de la structure des domaines composant une protéine. Mais il manquera toujours l'information sur le positionnement relatif des domaines. De ce fait, disposer d'un outil permettant de trouver ce positionnement à l'aide de données expérimentales rapides à acquérir est un enjeu important. Dans cette optique nous avons développé un algorithme permettant d'utiliser des données de RMN et de SAXS pour positionner les domaines d'une protéine multi-domaines. L'un des avantages de cet outil est de laisser toute liberté à l'utilisateur quant à la déformabilité des domaines. Nous avons validé notre méthode sur deux cas tests et ainsi montré que si la définition des domaines était suffisamment fine et les données expérimentales d'assez bonne qualité, on pouvait s'approcher de la solution structurale à moins de 1 À d'erreur. Nous avons ensuite utilisé notre méthode dans le cadre d'une étude structurale de deux fragment! de la protéine ribosomique S1, composée de six répétitions du domaine S1. Cette étude a porté su les fragments composés des domaines 3-4 et 4-5. La structure du domaine 4 a été déterminée Celles des domaines 3 et 5 ont été obtenues par modélisation par homologie. Notre étude nous permis de valider un modèle biologiquement pertinent pour le fragment 3-5.

To increase our Knowledge about the biological properties of macromolecules, especially proteins, it is necessary to know their three-dimensional structures. About one thousand of different domains are sufficient to build most proteins and it is estimated that half of these domain structures is determined (Koonin et al. 2002). Eventually, it will be possible to obtain close models of protein domain structures. However the information concerning the relative position of the domains will always be missing. Hence, having a tool that finds the relative position of domains by using experimental data easy to obtain is a major issue. For that purpose, we have developed an algorithm that uses NMR and SAXS data to position the domains of a multi-domain protein. The main advantage of this tool is to leave the user free to choose the deformability of the domains. We validated our method on two test cases and thus showed that when the definition of domains is accurate enough and the experimental data are of fairly good quality, our program could approach the structural solution with an error of less than 1 A. We have then applied our method to the structural study of two fragments of the ribosomal protein S1 which is composed of six repetitions of the S1 domain. This study focused on the fragment; made of domains 3-4 and 4-5. The structure of the domain 4 was determined by NMR. The domain: 3 and 5 were obtained by homology modelling. Our study allowed us to validate a biologically relevant model of the fragment 3-5.