– PROTEIN MOTION

1-Contexte scientifique et objectifs du projet : - La dynamique moléculaire contrôle l'activité biologique des protéines, réglant ainsi les processus essentiels de la vie. Ces mouvements jouent un rôle essentiel dans la catalyse et dans l'interaction biomoléculaires. La mobilité joue également un rôle important dans la stabilité thermodynamique des états fonctionnels, dans la reconnaissance moléculaire, dans l'allostérie et la signalisation, où les mouvements corrélés transmettent l'information entre régions éloignées dans une protéine. La spectroscopie RMN est particulièrement bien adaptée pour étudier un grand nombre de ces processus dynamiques, résolvant des informations locales sur les mouvements dans une vaste gamme d'échelles de temps dans les protéines pliées et dépliées,en phases liquide et solide. Nous croyons que la compréhension du rapport entre la dynamique et la fonction ou non-fonction des protéines demande une description précise du comportement des protéines dans leurs différentes phases et formes, et une compréhension de la transition entre ces différents états. Dans ce projet nous allons développer une description cohérente de la dynamique des protéines dans une large gamme de conditions: les protéines repliées en solution, les protéines intrinsequemment dépliées ou dénaturées, ainsi que les protéines dans l'état solide. Les données RMN seront couplées aux données complémentaires de la diffusion des neutrons et de la simulation moléculaire. - 2-Description du projet, méthodologie : - Le projet se divise en trois axes : Premièrement nous développerons des techniques pour la mesure et l'interprétation de la dynamique rapide dans les protéines microcristallines en utilisant la relaxation de spin et les mouvements plus lents par les mesures de couplages dipolaires et les anisotropies de déplacement chimiques. Deuxièmement la diffusion des neutrons sera mesurée sur les mêmes systèmes et les deux phénomènes seront employés pour caractériser la thermodynamique des mouvements en fonction de la température. Ces méthodes seront également appliquées à l'étude des états intermédiaires de repliement et des protéines partiellement structurées. Nous développerons l'étude de la dynamique des protéines repliées, intrinsequemment dépliées et dénaturées en solution par couplages dipolaires résiduels et relaxation de spin. Troisièmement nous allons développer des méthodes d'échantillonnage étendues basées sur la dynamique moléculaire pour modéliser des transitions conformationelles, en combinant la simulation basée sur des approches développées récemment à l'interprétation des couplages dipolaires en termes d'amplitudes et de directions des mouvements. Ces méthodes seront alors appliquées pour développer les descriptions du comportement conformationel des protéines dépliées en solution, et des protéines répliées et dépliées à l'état solide. - 3-Résultats attendus : - Nous allons développer des procédures expérimentales et analytiques robustes pour l'étude des mouvements rapides et lents dans les protéines à l'état solide. Ces procédures seront analogues à celles qui sont utilisées dans l'analyse model-free , appliquée à l'interprétation de la relaxation de spin en solution. Nous identifierons la dépendance de la température des amplitudes et des fréquences de mouvement pour mieux comprendre la transition dynamique à basse température dans les protéines. Nous allons développer une interface entre la simulation moléculaire et l'analyse de données expérimentales pour fournir une description précise de la dynamique du repliement stable, partiellement dépliées et dénaturées dans les protéines. Des méthodes seront testées pour augmenter l'échantillonnage des simulations de dynamiques moléculaires afin d'identifier l'origine des mouvements moléculaires lents détectés par les mesures de couplages dipolaires résiduels et de 'relaxation-dispersion'. - - ...