Matériel et Méthodes

Introduction
1. Présentation du laboratoire d'accueil
Le laboratoire de recherche où j'ai effectué mon stage est l'Unité de biologie Computationnelle dirigée
par le Professeur Inge Jonassen. Cette unité de recherche 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 "***". Le thème sur lequel j'ai travaillé est relatif au
****.
2. Les récepteurs membranaires
Faire une simulation d’une protéine sur 15000 atomes pendant plusieurs millisecondes est difficile.
(Reuter et al. 2003) Il est donc intéressant d’étudier leur mouvement par nma !
Nécessité de comprendre la flexibilité d’une région transmembranaire pour comprendre comment une
protéine transmet sont signal à travers la membrane, sachant qu’on s’intéresse principalement pompe
et
3. Une pathologie spécialement étudiée ici ???
4. Etude des mouvements de la protéine par analyse des modes normaux
A déplacer certainement…
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 importants 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.
L’utilisation de la dynamique moléculaire classique pour étudier ces mouvements est impossible,
temps de calcul trop importants. Il faut simplifier le modèle pour pouvoir accéder à des mouvements
obtenus sur une échelle de temps plus importante. Une des principales méthodes de détermination de
ses mouvements est l’analyse des modes normaux d’une protéine. Simplification utilisée : réseau
élastique et considération des Carbones alpha uniquement.

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.
Modes de basse fréquence : courbure min et fréquence d’oscillation minimale.
Un mode normal décrit la direction dans laquelle chaque mode peut se déplacer.
Approximation de Hinsen
L’analyse des modes normaux classifie les possibles déformations d’une protéine par leur coût
énergétique.
Pour avoir des potentiels énergétique réaliste ??, les déformations de basse énergie vont
correspondre à des déformations collectives ou délocalisée. Tandis que les modes d’énergie plus
élevée vont correspondre à des déformations locales.
Quand on fait une analyse des modes normaux d’une protéine isolée, les 6 premières valeurs propres
sont zéro. Ils dirigent les 6 mouvements rigides du corps de la protéine (les trucs des 6) qui n’ont
aucun coups énergétique.
Usuellement 2 à 3 modes normaux permettent de décrire jusqu’à 80% du déplacement effectué par
les sous unités de la protéine (figure ***).
Il a déjà été démontrer que cette méthode était bien pour … Elle décrit bien les mouvements de ***
protéines (*** et al.).
Pour étudier les modes d’une protéine, il faut être dans un minimum.
5. TMMA et Webnma
6. Objectifs de ce travail
Le travail présenté dans ce mémoire correspond à des analyses plus appronfondies des modes
normaux des protéines.
Un premier objectif était d’adapter

d’identifier des corrélations entre la mobilité des hélices transmembranaires et leurs propriétés
structurales.
Matériel et Méthodes
1. Sélection sur BLANCO et PDBTM
On a enlevé les structures redondantes (en prenant la meilleure résolution possible) ou celles qui sont
liée à d’autres protéines. Car pour celles la il est impossible d’avoir les modes normaux.
2. Calcul des modes normaux
Les calculs sont réalisés grâce
• Minimisation de l’énergie potentielle (obtenir la conformation la plus stable) (Approximation de
hinsen)
Apparemment pour l’énergie faut que ça tourne autour de 10^-4kj/mol/nm
• Calcul de la matrice hessienne (dérivée seconde de l’énergie potentielle = accélération ?)
calcul effectuées sur les positions de chaque atome ?
• 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.
Utilisation d’un champs de force dont le je comprends pas pour l’instant le fonctionnement.
3. TMMA
Important face à la concurrence c’est rapide !