Introduction

Introduction
1. Présentation du laboratoire d'accueil
Le laboratoire de recherche où j'ai effectué mon stage est l'Unité *** de l'*** dirigée
par le Professeur ****. Cette unité de recherche dont l'intitulé est "***" comporte ** équipes
(cf. organigramme en annexe). Comme de nombreuses unités ***, elle se consacre à la fois à
des recherches à caractère fondamental et à des recherches plus finalisées sur diverses
pathologies.
L'équipe, à laquelle je me suis joint s'intitule "Pathologie des épithéliums respiratoires
et du développement pulmonaire". Le thème sur lequel j'ai travaillé est relatif au ****.
2. Mouvements dans les protéines
Les mouvements dans les protéines couvrent un large spectre d’énergie (0.2 – 100kcal.mol-1),
de temps (10-15 -104s) et d’amplitude (0.1 -100 Å et plus).
L’étude des mouvements de grande amplitude permet de décrire des réarrangements des
domaines de la protéine. La modification de la surface exposée à l’environnement d’une
protéine lors de ses mouvements modifie ses possibilités d’interaction avec le solvant et avec
ses substrats.
Cette analyse est effectuée par étude des modes normaux de la protéine.
Spectre d’énergie ?
a. Modes normaux
Qu’est ce que sont les modes normaux ? Comment on les calcul ? Comment on les
interprète ?
Un mode normal est une des fréquences à laquelle un système peut osciller. Placées dans un
système à 3 dimensions, une molécule a 3N-6 modes normaux, N étant le nombre d’atomes, 3
le nombre de direction de l’espace cartésien (x, y, z) et 6 correspondant aux 3 axes de rotation
et aux 3 directions de déplacement pour la molécule entière.
Les modes de plus basse fréquence correspondent à des mouvements « délocalisés » dans
lesquels un grand nombre d’atomes oscillent avec une amplitude très importante. Tandis que
les mouvements de hautes fréquences sont plus localisés et comprennent moins d’atomes.
Usuellement 2 à 3 modes normaux permettent de décrire jusqu’à 80% du déplacement
effectué par les sous unités de la protéine.
b. Calcul des modes normaux pour une protéine
Une étude des modes normaux s’effectue sur un modèle simplifié de la protéine. La protéine
est simplifiée à un réseau élastique (ENMs : Elastic Network Models) dont on n’étudie que les
carbones alpha (Toutefois ces derniers conservent le poids liée à la nature de l’acide aminé)
puis le calcul s’effectue en 3 étapes :
• Minimisation de l’énergie potentielle (obtenir la conformation la plus stable)
• Calcul de la matrice hessienne (dérivée seconde de l’énergie potentielle =
accélération ?)

• Diagonalisation de la matrice hessienne
Les vecteurs propres de la matrice hessienne sont les modes normaux et les valeurs propres
sont les carrés des fréquences associées.
Bof…
L’utilisation du réseau élastique intervient pour l’estimation du champ de force.
c. Inconvénient de la méthode
Approximations importantes :
Approximation harmonique, non considération de l’amortissement dû au solvant, pas
d’information à propos de la barrière énergétique et du « croisement des événements ».
On peut aussi s’interroger sur la pertinence de l’analyse puisque que c’est spécifique à un
minimum énergétique choisi.
Problème pratique :
Utilisation de la mémoire importante Φ(N²) et CPU Φ(N3) limitation à 2000 atomes.
Solution :
Calcul de modes bas uniquement.
d. Overlap analysis
1. Lire la conformation secondaire de la protéine
2. Trouver la transformation optimale pour superposer les deux protéines.
3. Calculer la matrice de distance
4. Calcul la projection normale entre le vecteur du mode normal et celui de la matrice de
distance.
Je ne comprends pas très bien…