Etude in vitro du processus de repliement-oxydation de toxines courtes de scorpion actives sur les canaux potassium. Etude par modélisation moléculaire des interactions de toxines courtes de scorpion avec les canaux potassium

Studies of the in vitro folding-oxydation process of short scorpions toxins acting on potassium channels. Docking studies of short scorpions toxins on potassium channels

• Auteur / Autrice : Eric Di Luccio
• Direction : Jean-Marc Sabatier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences. Neurobiologie
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Canaux potassiques

Spectrométrie de masse

Oxydation

Protéines -- Repliement

Analyse

Toxines

Scorpions

Résumé

Ce travail de thèse comporte deux parties distinctes: (1) l'étude in vitro du processus de repliement/oxydation de toxines courtes de scorpions actives sur les canaux potassium et (2) l'étude par modélisation moléculaire des interactions entre les toxines courtes de scorpions et les canaux potassium. La problématique abordée dans la première partie est fondamentale car elle concerne l'étude des mécanismes, encore malconnus, présidant à l'acquisition de la structure native d'une protéine ou d'un peptide. Notamment, la mise en place des ponts disulfure natifs, constitue en chimie des peptides, une étape limitante à l'obtention de produits de synthèse. La première partie de mes travaux a permis d'analyser l'influence des constituants d'un milieu d'oxydation sur la cinétique de formation des ponts disulfure de peptide fortement réticulés comme la maurotoxine (MTX), en utilisant la spectrométrie de masse MALDI-TOF. Ces travaux ont été ensuite prolongés par la mise en corrélation de la formation des structures secondaires avec l'apparition des ponts disulfure et l'activité pharmacologique associée. Il se dégage alors de ces études, que les ponts disulfure se forment en synergie avec la mise en place des structures secondaires. Ces données permettent de mieux appréhender le processus de repliement/oxydation de peptides fortement réticulés comme les toxines de scorpions tout en optimisant les conditions d'obtention de molécules synthétiques. La seconde partie de ces travaux aborde les problèmes cruciaux d'arrimage moléculaire entre une toxine courte de scorpion et un canal potassique. En effet, la conception et la synthèse de peptides d'intérêt ne peuvent s'effectuer sans en étudier les mécanismes d'interaction avec leurs cibles comme les canaux potassiques. A travers l'étude des interactions entre toxines courtes de scorpions et les canaux hSKCa2 et 3, nous avons élaboré une nouvelle stratégie d'analyse par modélisation moléculaire permettant de mettre en relation une constante d'affinité expérimentale et une énergie de contact calculée. Cela permet d'obtenir, in fine, des cartes fonctionnelles d'interactions détaillées et de prédire une constante d'affinité pour une toxine sur un canal potassique. Par extension, ces études d'arrimage moléculaire ont pour objectif de rationaliser la conception de nouvelles molécules sélectives et spécifiques envers une cible donnée

This work contains two different parts: (1) the in vitro study of the process of oxidation/folding of short scorpions toxins which act on potassium channels and (2) the study by molecular modelling of the interactions between short toxin of scorpions and canals potassium. The first part was to assess the medium influence on the disulfide bridges forming with high reticulated peptide such as maurotoxin, by using MALDI-TOF mass spectrometry. This work has been extended by setting in correlation the secondary structure development, the disulfide bridges formation and the pharmacological activity appearance. Then, we focused on the study of the interactions between short scorpions toxin and hSKCa2 and 3 channels. We elaborated a new analysis docking strategy by molecular modelling which allowed to put in relation an experimental affinity constant and a computed contact