CHMI 4206F - Automne CHMI 4206 Bioinformatique appliquée Prof: Eric R. Gauthier, Ph.D. Département de chimie et biochimie Université Laurentienne Protéomique 2 - Bioinformatique: Motifs de séquence

CHMI 4206F - Automne Bioinformatique Applications à la protéomique Différents outils de bioinformatique sont disponibles pour déterminer différentes caractéristiques de la protéine d’intérêt: Propriétés physiques générales (p.ex. Mr, pI, composition en acides aminés); Sites de digestion par des protéases; Modifications post-traductionnelles (p.ex. phosphoprylation, glycosylation); Présence de motifs de séquence particuliers (p.ex. importation dans la mitochondrie, activité enzymatique, liaison de biomolécules, domaines transmembranaires) Détermination de la structure secondaire et tertiaire.

CHMI 4206F - Automne Bioinformatique Applications à la protéomique Note importante: l’utilisation de logiciels/algorithmes dans l’identification de motifs de séquences constitue un bon point de départ. Cependant, il ne s’agit pas d’une preuve que ces motifs sont fonctionnels dans le contexte d’une organisme vivant. L’importance relative d’un motif de séquence particulier peut être facilement déterminée: En obtenant le même résultat lorsque des algorithmes différents sont utilisés; Par la comparaison de séquence de la protéine d’intérêt chez plusieurs espèces (e.g. analyse ClustalW). Si la séquence est conservée même lorsqu’on compare des espèces éloignées au point de vue évolutif, les chances que ce motif est important sont bonnes. La preuve ultime de l’importance fonctionnelle d’un motif de séquence demeure l’expérimentation: Détermination de la phosphorylation d’un acide aminé présent dans le motif; Absence de modification post-traductionnelle lorsque l’acide aminé ciblé est changé pour un autre qui ne peut pas subir cette modification (e.g. changer Ser pour Ala qui ne peut pas être phosphorylé); Localisation intracellulaire (p.ex. par microscopie).

CHMI 4206F - Automne Bioinformatique Applications à la protéomique Portails principaux: Sites généraux: Expasy: PredictProtein: InterProScan: Identification de motifs de séquence/domaines protéiques: DomPred: ELM: ProtScale (domaines transmembranaires): bin/protscale.plhttp:// bin/protscale.pl Scansite: TMHMM (domaines transmembranaires):

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CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy 1. Propriétés physico-chimiques Plusieurs propriétés peuvent être prédites/déterminées: Masse moléculaire pI Composition en acides aminés Coefficient d’extinction molaire

CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy 1. Propriétés physico-chimiques Exemple: GADD153

CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy 1. Propriétés physico-chimiques Exemple: GADD153

CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy 2. Motifs de séquence/domaines

CHMI 4206F - Automne Exemple p70S6 kinase de souris >p70S6 kinase mrrrrrrdgfylapdfrhreaedmagvfdidldqpedagsedelekggqlnesmdhgg vgpyelgmehcekfeisetsvnrgpekirpecfellrvlgkggygkvfqvrkvtgantgkif amkvlkkamivrnakdtahtkaernileevkhpfivdliyafqtggklylileylsggel fmqleregifmedtacfylaeismalghlhqkgiiyrdlkpenimlnhqghvkltdfglc kesihdgtvthtfcgtieymapeilmrsghnravdwwslgalmydmltgappftgenrk k tidkilkcklnlppyltqeardllkkllkrnaasrlgagpgdagevqahpffrhinweel larkveppfkpllqseedvsqfdskftrqtpvdspddstlsesanqvflgftyvapsvle svkekfsfepkirsprrfigsprtpvspvkfspgdfwgrgasastanpqtpveypmetsg ieqmdvtvsgeasaplpirqpnsgpykkqafpmiskrpehlrmnl

CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy Interproscan Domaines protéiques: Régions de la protéine qui se replient de manière indépendante du reste de la molécule Généralement le siège d’une propriété fonctionnelle de la protéine (site actif, site de liaison, etc) Interproscan permet d’identifier des domaines protéiques à partir de la structure primaire; Compare la séquence avec celles déjà présentes dans Interpro, une base de donnée de domaines protéiques. Des résultats similaires peuvent être obtenus en utilisant ScanProcite. ScanProcite donnera en plus les séquence en acides aminés jouant un rôle important dans la fonction de la protéine.

CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy Interproscan Détails sur le domaine tel que répertorié dans Interpro.

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CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy ELM ELM = Eukaryotic Linear Motif Resource; Permet d’identifier des séquence pouvant jour un rôle fonctionnel important: Sites de modifications post-traductionnelles Domaines d’interaction protéine-protéine Séquence de localisation intracellulaire

CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy ELM Séquences- cibles de protéolyse Motifs de liaison Motifs de modifications post- traductionnelles Motifs de ciblage intracellulaire

CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy Procite Scan Identifie des motifs de séquence en acides aminés suggérant certaines modifications post- traductionnelles;

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CHMI 4206F - Automne Exemple p70S6 kinase de souris

CHMI 4206F - Automne Exemple p70S6 kinase de souris Caseine kinase site

CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy Modifications post-traductionnelles Localisation intracellulaire Glycosylation 1)Phosphorylation 2)Ajout de lipides 3)Sumoylation

CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy Prédiction de structure protéique

CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy PredictProtein – Domaines transmembranaires Exemple: EGFR

CHMI 4206F - Automne ProtScale Domaines transmembranaires

CHMI 4206F - Automne ProtScale Domaines transmembranaires

CHMI 4206F - Automne Exemple Récepteur acétylcholine vs ERFG Récepteur acétylcholine: NM_ EGFR: NM_005228

CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy PSORT – c-jun ( NP_ ) NP_ C-jun facteur de transcription Existe dans le cytoplasme et le noyau Possède un domaine de dimérisation: leucine zipper Possède un domaine de localisation nucléaire Possède un domaine de liaison d’ADN: bZIP

CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy PSORT – c-jun

CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy Prédiction de structure protéique

CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy 2ZIP = Prédiction de leucine zippers Leucine zipper

CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy Helix Wheel: Visualisation d’hélices-  Exemple: c-jun Hydrophobe Hydrophile

CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy PestFind: identification de protéines instables Domaine PEST: Riche en proline (P), glutamate (E), sérine (S) et thréonine (T); Dénué de Lys/Arg Surtout rencontré dans les protéines à courte demi-vie (donc instables)

CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy PestFind: identification de protéines instables

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CHMI 4206F - Automne Scansite Recherche de protéines partageant un motif particulier – « Search database for sequence pattern » MOLECULAR AND CELLULAR BIOLOGY, Sept. 1997, p. 5648–5655 Vol. 17, No. 9

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CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy Prédiction de la structure secondaire

CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy Prédiction de la structure secondaire

CHMI 4206F - Automne Serveur Expasy Prédiction de la structure secondaire – p70S6K