Vers la détermination du chemin de transition conformationnelle et du mécanisme fonctionnel d'un canal ionique bactérien

par Frédéric Poitevin

Thèse de doctorat en Bioinformatique, analyse des génomes et modélisation

Sous la direction de Marc Delarue.

Soutenue en 2012

à Paris 7 .


  • Résumé

    La synapse est le lieu où se fait la communication cellulaire entre les neurones. Les neurotransmetteurs relargués dans la fente synaptique sont capturés par des récepteurs postsynaptiques, dont les récepteurs canaux pentamériques (RCP). Les RCP vont transformer ce signal en réponse électrique via l'ouverture d'un pore rendant la membrane perméable aux ions. Il s'agit de décrire comment les RCP passent d'un état non perméant à un état perméant, puis le mécanisme de perméation ionique. A) Etat ouvert L'analyse structurale de GLIC, RCP bactérien, a révélé la présence de sites préférentiels pour le solvant le long du pore transmembranaire. Nous suggérons par le calcul, un scénario de perméation et discutons de sa généralisation. B) Transitions depuis l'état ouvert. Nous avons analysé une simulation de dynamique moléculaire visant à fermer GLIC. Deux événements majeurs, initiés par des fluctuations dans le pore, suggèrent un mécanisme tertiaire en deux étapes qui se propage entre sous-unités adjacentes. ( c) Caractérisation expérimentale d'autres états. La stratégie suivie a visé à caractériser les différents états accessibles en solution par diffusion des rayons X (SAXS) en jouant sur l'environnement de la protéine. Après production et purification de GLIC et ELIC, solubilisés en détergent et en nanodisques, nous avons collecté des profils SAXS avec et sans agoniste. L'analyse des données et le développement des outils nécessaires pour cette analyse est en cours. Ces données, complémentaires aux données cristallographiques, serviront de contrainte pour la modélisation structurale du ou des états.

  • Titre traduit

    Foward a better understanding of both the transition path and the ion permeation mechanism of a bacterial ion channel


  • Résumé

    Cellular communication between neurons takes place at the synapse. Neurotransmitters released in the synaptic cleft are captured by post-synaptic receptors, among which the pentameric ligand-gated ion channels (pLGIC). PLGIC convert this input signal in an electrical response through opening of a transmembrane pore permeable to ions. The objective pursued here is double: understand how the channel switches from closed to open, and the ion permeation mechanism. A)Open state Structural analysis of GLIC, a bacterial pLGIC, revealed sites for solvent molecules within the transmembrane pore of the open channel. We suggest, through calculations, a scenario for ion permeation through GLIC, and discuss whether it can be extended to other pLGICs. B)Transitions starting from the open state We ran a one-microsecond long molecular dynamics simulation with the aim to follow the closing process of the open structure of GLIC. We were able to identify two main events, initiated by fluctuations within the pore, suggesting a tertiary mechanism in two stages that would propagate between adjacent subunits. C)Experimental characterisation of other states In order to characterize states accessible in solution, we used Small-angle X-ray scattering (SAXS) techniques to retrieve structural informations about the receptor, solubilized in various conditions. After producing and purifying GLIC and ELIC, solubilized in detergents or nanodiscs, we collected SAXS profiles in the presence or absence of agonists. Data analyses is still on-going.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (239 p.)
  • Annexes : 188 réf.

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