RMN à haute résolution et anisotrope pour dévoiler des ensembles conformationnels de biopolymères flexibles : une stratégie générale – URANUS

Comprendre la fonction des biopolymères flexibles tels que des protéines intrinsèquement désordonnées, des glycanes ou des oligonucléotides requière l'étude de leurs ensembles conformationnels. La RMN en solution est la technique de choix pour définir ces ensembles. Néanmoins, le moyennage rapide des conformations sur l’échelle de temps de la RMN réduit la dispersion de déplacements chimiques, ce qui résulte, en tenant de plus compte des nombreux couplages 1H-1H, en une superposition des signaux. Ceci entrave le recueil de données RMN du 1H, tels que les couplages dipolaires résiduels (RDCs) qui sont pourtant d’excellents rapporteurs de modifications conformationnelles à longue distance et allostériques. La flexibilité complique aussi beaucoup l’interprétation des données de RDCs. URANUS présente une stratégie générale pour résoudre ces deux problèmes pour tout type de biopolymère. Tout d’abord, le projet s’appuie sur des développements récents des méthodes « pure shift » pour doper la résolution spectrale et l'extraction des RDCs d’un ordre de grandeur. Ensuite, une approche récemment publiée pour traiter les données de RDC en présence d’une flexibilité moléculaire est utilisée : des simulations de dynamique moléculaire avec des contraintes d’orientation ou MDOC. Ces deux approches innovantes ont été jusqu’à présent utilisée pour des petites molécules. URANUS permet pour la première fois l’application de ces méthodes à l’analyse des ensembles conformationnels de biopolymères. Cette approche sera mise en œuvre dans deux cas d’étude d’intérêt biomédical pour lesquels la définition de l’ensemble conformationnel est un élément clé de compréhension de la relation entre la structure moléculaire du biopolymère et sa fonction. (1) La région riche en résidus d’acide aminé proline de la protéine virale 5A ou NS5A. Cette région désordonnée flexible présente des conformations multiples transitoires, jusqu’ici non identifiées, qui jouent un rôle essentiel dans la réplication de l’ARN du virus de l’hépatite C. (2) Des fragments d’oligosaccharides d’héparine, un polysaccharide flexible hétérogène d’un point de vue structural, important dans un contexte clinique comme anticoagulant. L’activité de l’héparine est déterminée par des motifs spécifiques de sulfatation, mais l’ensemble conformationnel en fonction de ces motifs n’est pas encore totalement élucidé. URANUS vise à porter la détermination des ensembles conformationnels de biopolymères à un niveau supérieur en maximisant la quantité d’information spectrale et en facilitant la traduction des données expérimentales en ensemble de conformations. Le but est d’apporter une meilleure description de ces ensembles ce qui va permettre d’élucider les points mécanistiques subtils nécessaires à la compréhension de la fonction biologique de ces biopolymères. A moyen terme, une boîte à outils de ces techniques, généralement applicable à tout biopolymère, sera mise à disposition.