Utilisation de la tessellation de Voronoï pour l'étude des complexes protéine-protéine

Abstract

Le travail présenté ici se compose de deux parties. La première traite de la mise en place d'une fonction de score pour l'amarrage protéine-protéine et la deuxième de l'étude cristallographique de la thymidylate synthase X de Paramecium bursaria Chlorella virus.L'amarrage protéine-protéine ou docking comporte deux étapes successives : d'abord, un grand nombre de conformations sont générées, puis une fonction de score est utilisée pour les classer. Cette fonction de score doit prendre en compte à la fois la complémentarité géométrique des deux molécules et les propriétés physico-chimiques des surfaces en interaction. Nous nous sommes intéressés à la seconde étape à travers le développement d'une fonction de score rapide et fiable. Ce développement utilise la tessellation de Voronoï de la structure tridimensionnelle des protéines. A partir de cette construction, il est possible de mesurer un ensemble de paramètres sur des complexes protéine-protéine dont la structure est connue expérimentalement et sur des complexes leurres générés artificiellement. Ces paramètres ont été utilisés en entrée de procédures d'apprentissage statistique. Ainsi, on peut obtenir des fonctions de score efficaces, capables de séparer les leurres des structures réelles.Dans un deuxième temps, j'ai déterminé expérimentalement la structure de la thymidylate synthase X, cible antibiotique potentielle. La structure tridimensionnelle de l'homotétramère en présence de son cofacteur, le FAD, a été résolue à 2.4 Å par remplacement moléculaire. Cette structure, associée aux études de mutagénèse dirigée de nos collaborateurs, a permis de mettre évidence des résidus jouant un rôle majeur lors de la catalyse.This work contains two parts. The first concerns the setting up of a scoring function for protein-protein docking and the second, the structure determination by X-ray crystallography of the thymidylate synthase X from Paramecium Bursaria Chlorella Virus.Protein-protein docking consists in two successive steps: first a large number of putative conformations are generated, and then a scoring function is applied to rank them. This scoring function has to take into account both geometric complementarity of the two molecules and physico-chemical properties of surfaces in interaction. We addressed the second step of this problem through the development of a fast and reliable scoring function. This was done using Voronoi tessellation of the three dimensional structure of the proteins. With this construction, it's possible to measure a set of parameters, on protein-protein complexes whose structure is known, and on decoys. Those parameters were used as input in statistical machine learning procedures. These led to efficient scoring functions, able to separate native structures from decoys.In the second part, I describe the experimental determination of thymidylate synthase X three dimensionnal structure, an interesting antibacterial target. The structure of ThyX homotetramer with its cofactor, FAD, was solved at 2.4Å by molecular replacement. This structure, in association with directed mutagenesis experiments made by our collaborators, revealed residues playing a key role during the catalysis.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF