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Stéphanie BAUD, Nicolas BELLOY Manuel DAUCHEZ Laboratoire SirMa CNRS UMR 6237 Medyc IFR 53 Biomolécules Université de Reims-Champagne-Ardenne Étude In.

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1 Stéphanie BAUD, Nicolas BELLOY Manuel DAUCHEZ Laboratoire SirMa CNRS UMR 6237 Medyc IFR 53 Biomolécules Université de Reims-Champagne-Ardenne Étude In Silico dELPs : mise en évidence de la relation structure/activation de lEBP.

2 Quelques définitions Protéine (Protos = premier) Macromolécule constituée par une ou plusieurs chaînes dacides aminés. Les différentes protéines ont toutes des fonctions différentes et très spécifiques; elles peuvent fabriquer (les cheveux, les ongles), digérer (enzymes de l'estomac), détoxifier les poisons ou aider à combattre les maladies. Acide aminé Les acides aminés sont constitués d'azote, de carbone, d'hydrogène et d'oxygène. Certains contiennent également du soufre et du phosphore. Il existe 20 acides amines differents. Chaque acide amine comporte une foncion amine (NH2), une fonction acide (COOH), ainsi quune chaine laterale attachee au carbonne alpha.

3 Structure des Protéines Structure primaire = Succession linéaire des acides aminés (ou résidus) constituant la protéine Structure secondaire = Décrit le repliement local de la chaîne principale d'une protéine. Structure quarternaire = arrangement of multiple folded protein molecules in a multi-subunit complex. Structure tertiaire = Repliement de la chaîne polypeptidique dans l'espace. (structure 3D). La structure 3D d'une protéine est intimement liée à sa fonction. -helix -sheet

4 Structure des Protéines Diagramme de Ramachandran

5 Elastine et Matrice Extracellulaire (MEC) Dégradation de lélastine : libération de peptides délastine à activité biologique. Implication dans des pathologies. La MEC est lensemble des macromolécules extracellulaires du tissu conjonctif. soutien structural, adhérence, mouvement et régulation de la cellule.

6 Position de la problématique Peptide VGVAPG docké sur l EBP. Tester la stabilité du complexe VGAPGV+EBP en utilisant la dynamique moléculaire. Considérer une large gamme de peptides, et tenter de lier leur structure intrinsèque à leur activité.

7 Choix des peptides. VGVAPG GVAPGV VAPGVG APGVGV PGVGVA GVGVAP Permutation circulaire ELASTINE PGAIPG LAMININE LGTIPG FIBRILLINE 1 GALECTINE 3 PGAYPG EGFEPG Au total, 10 hexapeptides sont considérés au cours de cette étude. ?

8 Les simulations de Dynamique Moléculaire ENERGIE POTENTIELLE Contributions liantes Contributions non liantes

9 Énergie Potentielle Énergie cinétique vitesses Positions Contrôle de la température Les simulations de Dynamique Moléculaire La dynamique moléculaire : étude de la trajectoire d'une molécule en appliquant les lois de la mécanique classique newtonienne = simuler les mouvements atomiques au cours du temps.

10 Mise en place des simulations Configuration de départ de LGTIPG, PGAIPG et VGVAPG atomes GROMACS MD Simulation Package Simulations NPT (T=300 K) Boites périodiques: 40Å 40Å 40Å Molécules deau traitées explicitement Simulations dune durée de 200ns chacune.

11 Exemples de trajectoires EGFEPGPGAIPGAPGVGV

12 Analyse de la longueur des peptides

13 Distributions des longueurs des peptides Il semble difficile de départager clairement deux ou trois groupes de peptides.

14 Analyse des coudes Les deux peptides actifs ne semblent pas être les plus flexibles.

15 Analyse des coudes coude%typecoude%type APGVGV28.4II + IVPGAIPG34.5IV APGVGV33.5IVPGAIPG25.7IV + VIII APGVGV40.7IVPGAIPG0.0- EGFEPG9.7IVPGAYPG24.9IV EGFEPG4.0IV + VIIIPGAYPG26.9IV + VIII EGFEPG0.0-PGAYPG0.0- GVAPGV9.7IV + VIIIPGVGVA23.3IV GVAPGV0.0-PGVGVA26.1IV GVAPGV24.9II + IVPGVGVA15.2IV GVGVAP27.2IVVAPGVG0.0- GVGVAP14.3IVVAPGVG32.7II + IV GVGVAP8.6IV + VIIIVAPGVG29.7IV LGTIPG51.5IVVGVAPG20.1IV LGTIPG16.2IV + VIIIVGVAPG10.3IV + VIII LGTIPG0.0-VGVAPG0.0-

16 Analyse des coudes Un peptide est actif si : Il nest pas trop flexible (= possibilité de former 3 coudes ) Sa séquence lui permet de former un coude entre le premier et le quatrième résidu. Sa séquence lui permet de former un coude de type VIII en deuxième (première) position. Motif GXXP

17 Découpage des trajectoires – Familles de structures Regroupement sur la base des positions des C. Sequence# de clusters APGVGV26 EGFEPG10 GVAPGV11 GVGVAP23 LGTIPG10 PGAIPG12 PGAYPG11 PGVGVA30 VAPGVG13 VGVAPG13

18 Comparaison avec VGVAPG docké APGVGV EGFEPG GVAPGV GVGVAP LGTIPG PGAIPG PGAYPGPGVGVA VAPGVG VGVAPG

19 Comparaison avec VGVAPG docké Séparation marquée des familles.

20 Conclusions Mise en évidence dun lien entre structure intrinsèque du peptide et activité induite sur lEBP : Le peptide ne doit pas être trop flexible. La présence dun coude en première position semble nécessaire et limportance du motif GXXP est soulignée. Perspectives Validations de nos hypothèses via des expériences de docking et de dynamique moléculaire avec lEBP. Vérification expérimentale avec PGAYPG

21 Dynamique moleculaire

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23 Contrôle des paramètres Vérification de la stabilité des systèmes en température. Variation de lénergie potentielle au cours du temps. Température moyenne stable. Les oscillations de 5 K autour de la moyenne peuvent être considérées comme raisonnables compte tenu de la taille du système. Pas danomalie du point de vue des variations temporelles des énergies potentielles.

24 Identification de la structure secondaire locale Analyse détaillée de la structure locale de la chaîne principale des peptides. Evaluation du degré dhydratation de la chaîne principale. -95° < < -55° 125° < < 165° Hiérarchie utilisée : (1)hélice 4 (2)hélice 3 (3)hélice 5 (4)coude 2 (5)coude 3 (6)coude 4 (7)coude 5 (8)ladder (9)bridge (10) coude 1 (11) coude 6 (12) coude 7 (13) polyproline II (ppII) (14) bend programme DSSP (1) (1) Kabsch, W. and Sander, C. (1983) Biopolymers

25 Diagrammes de Ramachandran La signature des résidus varie selon leur environnement.

26 Identification de la structure secondaire locale Différences marquées en terme de PPII et coudes.

27 Les acides aminés Le corps humain a besoin de 20 acides aminés pour fabriquer (ou synthétiser) ses milliers de protéines.

28 Analyse des coudes Observation des 3 coudes APGVGV, GVGVAP et PGVGVA. Coude en première position EGFEPG, GVAPGV, LGTIPG, PGAIPG, PGAYPG et VGVAPG. Présence de coude de type VIII en seconde position EGFEPG, GVAPGV (première), LGTIPG, PGAIPG, PGAYPG et VGVAPG.

29 Comparaison avec VGVAPG docké

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