Synechocystis ferredoxin/ferredoxin-NADP+-reductase/NADP+ complex: Structural model obtained by NMR-restrained docking

FEBS Letters 579 (2005) 4585–4590Abstract Ferredoxin (Fd) and ferredoxin-NADP+-reductase(FNR) are two terminal physiological partners of the photosynthetic electron transport chain. Based on a nuclear magnetic resonance(NMR)-restrained-docking approach, two alternative structural models of the Fd–FNR complex in the presence of NADP+ are proposed. The protein docking simulations were performed with the software BiGGER. NMR titration revealed a 1:1 stoichiometry for the complex and allowed the mapping of the interacting residues at the surface of Fd. The NMR chemical shifts were encoded into distance constraints and used with theoretically calculated electronic coupling between the redox cofactors to propose experimentally validated docked complexes

Tryptophan-mediated Dimerization of the TssL Transmembrane Anchor Is Required for Type VI Secretion System Activity

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Inhibition des interactions protéine/protéine (application à la conception d'antiviraux)

Mon travail de thèse s'est projeté dans l'avenir de la recherche biomédical. Nous avons développé dans ce cadre un protocole permettant l'accélération du processus de découvertes de nouvelles molécules bio-actives ciblant les interactions entre deux protéines. Ce protocole que nous avons appelé approche 2P2I, acronyme de Protein/Protein Interaction Inhibition , propose de combiner des méthodes informatiques de criblage de petites molécules (criblage in silico) à des criblages expérimentaux utilisant des tests in vitro et des tests en contexte cellulaire. Il permet d'élaborer, à façon, une stratégie rapide et efficace de conception de molécules bio-actives adaptée aux conditions du sujet biologique (structures et/ou inhibiteurs connus, données de mutagenèse dirigée) et applicable dans un contexte académique. Le manuscrit décrit l'application de l'approche 2P2I à plusieurs projets de recherche pour la conception d'antiviraux ainsi que les outils et stratégies de modélisation que nous avons développé.My thesis focused on the future of biomedical research. We have developed for this purpose a protocol allowing to speed-up the discovery of new bio-active molecules targeting the interactions between two proteins. Using this protocol that we call "2P2I approach", acronym of Protein/Protein Interaction Inhibition, we proposes to combine molecular modeling methods for small molecules screening (in silico screening) with experimental screening using in vitro and cellular assays. It permits to create and adapt a fast and efficient strategy to design bio-active compounds according the biological subject specificities (known structures, known inhibitors, directed mutagenesis data) and applicable in academic research programs. The manuscript describes how we applied the 2P2I approach to several research projects to design antiviral drugs as well as the modeling tools and strategies we developed.AIX-MARSEILLE1-BU Sci.St Charles (130552104) / SudocSudocFranceF

Caractérisation des interactions galectines-sucres par dynamique moléculaire

La communication entre deux cellules exploite souvent la présence des oligosaccharides recouvrant la surface des cellules sous forme de glycoconjugués (glycoprotéines, glycolipides, etc.). Il s agit d interactions protéine/protéine réalisées par l intermédiaire d oligosaccharides. Les lectines de type S ou galectines, protéines qui se caractérisent par leur spécificité de reconnaissance de dérivés b-galactosides, possèdent des fonctions biologiques variées : elles sont capables de réguler l adhésion cellulaire et la prolifération et jouent aussi un rôle dans les phénomènes d inflammation, d infection (VIH) et d invasion/croissance tumorale. De nombreux travaux montrent la participation des galectines dans le développement tumoral. Pour ces raisons, l étude structurale et fonctionnelle des différentes galectines humaines ainsi que la conception d inhibiteurs ciblés spécifiquement pour chacune de ces molécules représente un grand intérêt thérapeutique. La famille des galectines regroupe une quinzaine de protéines qui partagent un domaine commun très conservé renfermant le site de liaison des oligosaccharides (ou CRD). Phylogénétiquement, les galectines peuvent être classées en trois groupes suivant l arrangement spatial de ces domaines. La structure tridimensionnelle des différents types de galectines a été caractérisée par diffraction des rayons X ou RMN à l état libre et sous forme de complexe avec différents substrats oligosaccharidiques ( le lactose, la N-acétyllactosamine...). Le premier objectif de ce travail de thèse à fait appel à la dynamique moléculaire (MD) et s est intéressé spécifiquement à la galectine-1 (Gall) afin de valider l approche et de comprendre l interactioin protéine/sucre. Il a permis de rationaliser la spécificité et l affinité vis-à-vis des différents oligosaccharides. Ce travail a aussi permis de définir le rôle du Trp68 dans l interaction avec le sucre terminal non-réducteur par l étude de plusieurs mutants de ce résidu aromatique. Le Trp permet l orientation de l oligosaccharide dans le site de liaison du sucre. Le second objectif de ce travail de thèse a été de comparer les divers types de galectines afin d identifier les similitudes et les différences dans la fixation des sucres. Cette démarche préalable indispensable de dynamique moléculaire a aussi permis de définir des points chauds spécifiques à chaque type de galectine afin de réaliser un criblage virtuel à partir de chimiothèques générales ou spécifique de l interaction protéine sucre. En conclusion, les galectines sont impliquées à différents stades des processus cancérologiques et la découverte d inhibiteurs spécifiques de tel ou tel type de galectine est d un grand intérêt médical. Ce travail de thèse devrait apporter de nouvelles données sur la relation structure/affinité/spécificité (des ligands) pour une classe de protéines données. La DM est une approche prometteuse pour répondre aux questions de l interaction entre protéine et oligosaccharides.AIX-MARSEILLE1-BU Sci.St Charles (130552104) / SudocSudocFranceF

L'ARRIMAGE MOLECULAIRE SOUS CONTRAINTES RMN (UNE NOUVELLE STRATEGIE POUR L'ETUDE DE COMPLEXES DE HAUT POIDS MOLECULAIRES)

LA PROTEIN DATA BANK POSSEDE PLUS DE 11000 STRUCTURES DONT SEULEMENT 4% SONT DES STRUCTURES DE COMPLEXES. DEUX METHODES MAJEURES PERMETTENT ACTUELLEMENT DE DETERMINER DE TELLES STRUCTURES. LA CRISTALLOGRAPHIE EST LIMITEE PAR L'ETAPE DE CO-CRISTALLISATION TANDIS QUE LA RESONANCE MAGNETIQUE NUCLEAIRE EST LIMITEE PAR LA MASSE MOLECULAIRE DES PROTEINES. L'ARRIMAGE MOLECULAIRE SOUS CONTRAINTES RMN PEUT ETRE UNE ALTERNATIVE A CES LIMITATIONS. L'EXEMPLE DU COMPLEXE CYTOCHROME C 5 5 3/FERREDOXINE ETANT PARFAITEMENT INTEGRE DANS L'APPROXIMATION DES CORPS RIGIDES (PEU DE CHANGEMENTS CONFORMATIONNELS ENTRE LA FORME LIBRE ET LA FORME COMPLEXEE), NOUS AVONS MARQUE LES DEUX MOLECULES A L'AZOTE 1 5N AFIN D'ENTREPRENDRE UNE ETUDE DE LA FORMATION DU COMPLEXE AVEC LE PARTENAIRE (NON MARQUE) PAR RMN HETERONUCLEAIRE. NOUS AVONS AINSI OBTENU LE SITE D'INTERACTION DE LA FERREDOXINE (NON MARQUEE) SUR LE CYTOCHROME (MARQUE) ET VICE-VERSA. LA DERNIERE ETAPE A CONCERNE L'ETUDE DE LA MODELISATION DE LA STRUCTURE TRIDIMENSIONNELLE PAR ARRIMAGE MOLECULAIRE SOUS CONTRAINTES RMN. NOUS AVONS INTEGRE UN NOUVEAU MODULE PERMETTANT D'INJECTER LES VALEURS DES DEPLACEMENTS CHIMIQUES OBTENUS PAR RMN HETERONUCLEAIRE, DANS LE LOGICIEL BIGGER. NOUS PROPOSONS ICI UN MODELE TRIDIMENSIONNEL CONCERNANT CE COMPLEXE D'OXYDOREDUCTION. CETTE APPROCHE OUVRE LA VOIE A TOUS LES AUTRES COMPLEXES REPONDANT AUX CONDITIONS D'APPROXIMATION DES CORPS RIGIDES. NOUS AVONS ENSUITE APPLIQUE CETTE STRATEGIE AU COMPLEXE HYDROGENASE / CYTOCHROME C 5 5 3 (COMPLEXE PHYSIOLOGIQUE DE 60 KDA) EN APPLIQUANT UNE NOUVELLE SEQUENCE D'IMPULSION DE RMN HETERONUCLEAIRE, LE TROSY, QUI PERMET DE REALISER L'ETUDE DE COMPLEXE A HAUT POIDS MOLECULAIRE PAR RMN EN DIMINUANT L'EFFET D'ELARGISSEMENT DE LA LARGEUR DE RAIE OBSERVEE. CETTE ETUDE A CONDUIT AU PREMIER MODELE STRUCTURAL DE CE COMPLEXE. LE CHEMIN DE TRANSFERT D'ELECTRON TROUVE IMPLIQUE LA CYSTEINE 10 DU CYTOCHROME ET LA CYSTEINE 38 DE L'HYDROGENASE. LA DISTANCE HEME/FES ETANT DE L'ORDRE DE 12A.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF