Etudes structurales de peptides antimicrobiens par résonance magnétique nucléaire et modélisation moléculaire

par Nicolas Mandard

Thèse de doctorat en Biophysique

Sous la direction de Françoise Vovelle.

Soutenue en 2001

à Orléans .

mots clés

• Molécules -- Modèles
• Résonance magnétique nucléaire

Résumé

Une alternative au problème actuel posé par la résistance bactérienne aux antibiotiques conventionnels pourrait être l'utilisation de petites protéines de défense antimicrobiennes produites naturellement par divers organismes animaux et intervenant au cours de la réponse immunitaire. Dans ce cadre, la connaissance de leur structure tridimensionnelle peut se révéler être un élément clé permettant d'établir des relations entre la structure et l'activité. Dans ce travail, les modélisations moléculaires de trois peptides antibactériens et antifongiques, tous extraits de l'hémolymphe de différents arthropodes, ont été effectuées à partir des données que nous avons obtenues par Résonance Magnétique Nucléaire. Ces peptides d'une vingtaine d'acides aminés à un ou deux ponts disulfure : la thanatine, l'androctonine et la gomésine, possèdent un large spectre d'activité. Nous avons montré qu'ils se caractérisent structuralement par un repliement commun dit en épingle à cheveux. Pour la thanatine, nous avons en outre proposé la localisation d'un site responsable de l'activité anti-Gram négatif constitué par une chaîne latérale chargée dans un agrégat de résidus hydrophobes. Afin de préciser le mode d'action de l'androctonine sur la membrane bactérienne, la détermination de la structure est accompagnée d'une simulation de dynamique moléculaire mettant en jeu un monomère de ce peptide sur une monocouche de lipides de DMPG. Des études complémentaires de spectrométrie de fluorescence confortent l'hypothèse d'un ancrage du peptide à la membrane grâce aux résidus C-terminaux. Enfin, la gomésine est un autre exemple récent et canonique de peptide antimicrobien possédant une structure en épingle à cheveux. Ses extrémités spatiales sont fortement chargées positivement alors qu'une des faces du feuillet central possède un caractère hydrophobe marqué. Ce type de repliement semble pouvoir servir de modèle pour la conception de nouveaux agents thérapeutiques encore plus efficaces.

Titre traduit

Structural studies of antimicrobial peptides using nuclear magnetic resonance and molecular modelling

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