Attribution automatique des nOes lors de la détermination de structures de protéines par RMN mononucléaire : application à des ligands peptidiques de canaux ioniques

Automated assignment of nOes and homonuclear NMR three dimensional structure determination : study of the structure of small disulfide bonded proteins

• Auteur / Autrice : Philippe Savarin
• Direction : Quy Dao Nguyen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques fondamentales et appliquées
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résonance magnétique nucléaire

Protéines

Ligands (biochimie)

Biologie moléculaire

Résumé

Le présent document expose la caractérisation structurale par RMN mononucléaire et modélisation moléculaire de toxines se liant aux canaux potassiques sensibles au potentiel et présente un programme d'attribution automatique de pics issus d'expériences NOESY, permettant notamment d'accélérer la procédure de détermination de structure tridimensionnelle à partir de données RMN. La première partie est consacrée à la détermination de la structure de deux toxines se liant aux canaux potassiques sensibles au potentiel. L'HsTX1, issue du venin de scorpion, est une toxine se liant avec une grande affinité aux canaux de type Kv1. 3. Sa structure, déterminée par RMN et modélisation moléculaire, est comparée à celles d'autres toxines de scorpion se liant aux canaux potassiques. Le site de liaison au canal est prédit, centré autour de K23 et un modèle de la liaison de cette toxine au canal est proposé. La k-conotoxine PVIIA est la première toxine de cône marin ayant une activité de liaison aux canaux potassiques. Sa structure tridimensionnelle a été déterminée par RMN et modélisation moléculaire, mettant en évidence une plate-forme structurale jamais observée pour un ligand des canaux potassiques : un repliement en feuillet triple brin. Le site de liaison est proposé, localise autour de K7. Cette prédiction a été récemment confirmée expérimentalement. La deuxième partie de ce document est consacrée à l'étude de l'automatisation de la détermination de structures de protéines à partir de données RMN. Un programme d'attribution automatique des nOes est présenté. Ce programme est applique à 4 protéines de petite taille : une protéine, sous-unité du photosystème I, nommée PsaE PCC 6803 pour laquelle l'attribution manuelle avait déjà été réalisée, ce qui a permis de comparer les attributions manuelles et les attributions automatiques et trois modules protéiques, nommés modules LEM, présents dans deux protéines ancrées dans la membrane interne du noyau. Cette étude structurale des modules montre que le programme est capable de trouver de manière fiable un nouveau repliement. Enfin, des tests de robustesse du programme sont présentés. Pour de petites toxines riches en pont disulfure, on constate que la marge de tolérance des déplacements chimiques et que la distance maximale de sélection des protons joue un rôle particulièrement important sur le nombre et la nature des attributions. De plus, deux fichiers de contraintes qui diffèreraient de plus de 18% entrainent des variations structurales de l'ordre de 0,5Å supérieures à la précision de la structure, ces variations étant situées notamment dans les zones définies par un faible nombre de nOes.