Modelarea complexului de receptori muscarinici toxici MT7 din date termodinamice -

Modelarea complexului receptor muscarinic/toxic MT7 din datele termodinamice Guillaume Letellier Pentru a cita această versiune: Guillaume Letellier. Modelarea complexului receptor muscarinic/toxic MT7 din date termodinamice. Științele vieții [q-bio]. Universitatea Paris-Diderot - Paris VII, 2008. franceză. tel-00447060 HAL Id: tel-00447060 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00447060 Depus la 14 ianuarie 2010 HAL este o arhivă multidisciplinară cu acces deschis pentru depunerea și diseminarea documentelor de cercetare științifică sunt publicate sau nu. Documentele pot proveni de la instituții de predare și cercetare din Franța sau din străinătate sau de la centre de cercetare publice sau private. Arhiva deschisă multidisciplinară HAL este destinată depunerii și diseminării documentelor științifice la nivel de cercetare, publicate sau nu, de la instituții de învățământ și cercetare franceze sau străine, laboratoare publice sau private.

toxici

Școala doctorală inter /// Bio Modelarea complexului receptorului muscarinic/toxina MT7 din date termodinamice Prezentat și susținut public la 8 octombrie 2008 Pentru obținerea diplomei de doctor de la Universitatea Denis Diderot Specialitatea în analiza genomului și modelarea moleculară de GUILLAUME LETELLIER Compoziția juriul: Directorul tezei: Dr. Bernard GILQUIN Raportori: Examinatori: Dr. Michael NILGES Dr. Serge CROUZY Prof. Catherine ETCHEBEST, președinte Prof. Marc LE MAIRE Dr. Denis SERVENT CEA/iBiTec-S/SB2SM/LBSR CEA Saclay, 91191 Gif sur Yvette

Capitolul 1: Abrevieri AR Receptor adrenergic Ach Acetilcolină ADN Acid dezoxiribonucleic AFM Microscopie cu forță atomică AMPc Adenozină monofosfat ciclic TCM Model complex ternar CHO Hamster chinezesc ovar DAG Diacilglicerol egfp Proteină îmbunătățită de transfer fluorescent verde FRET Fluorescență sau FTD -fosfat HADDOCK Andocare biomoleculară cu ambiguitate ridicată hm1 Subtipul receptorului muscarinic uman 1 hm3 Subtipul receptorului muscarinic uman 3 IP3 Inozitol tri-trifosfat M molar (mol.l -1) machr Receptor muscarinic al acetilcolinei Toxină muscarinică nm nanomolar -NMS N-metilscopol nanosecunda PDB Protein kinase A PKC Protein kinase A PKC Protein kinase C PLC Phospholipase type C pm picomolar RCPG Protein coupled receptor G RMN Rezonanță magnetică nucleară RMSD Medie pătratică de interes SDS-Pagina S electroforeză pe gel de poliacrilamidă cu odiu dodecil sulfat TCM Modelul complexului ternar TM Domeniul transmembranar 4

Capitolul 1: Introducere 5.1.2. Date care nu sunt luate în considerare 147 5.1.2.1. W91 M1/​​Y30 tox 147 R52 tox/W400 M1 149 5.2. Dimerizarea receptorilor muscarinici 150 5.2.1. Natura suprafeței de interacțiune 150 5.2.2. Modul de asamblare a dimerului receptorului 151 5.2.3. Oligomeri de ordin superior 154 5.3. Baza moleculară a proprietăților farmacologice ale toxinei 156 5.3.1. Link site 156 5.3.2. Stoichiometrie NMS/MT7/hm1 156 5.3.2.1. Ipoteza 1: 1 dimer al M1, 1 toxină, 1 NMS 156 5.3.2.2. Ipoteza 2: 1 dimer de M1, 2 toxine, 2 NMS 157 5.3.3. Afinitate mare de legare 158 5.3.4. Selectivitatea pentru subtipul receptorului muscarinic M1 161 Capitolul 6: Concluzii și perspective 164 6.1. Perspective: bazele moleculare ale alosteriei 166 Capitolul 7: Indexul figurilor 171 Capitolul 8: Bibliografie 175 Capitolul 9: Anexe 190 9.1.1. Liganzi ortosterici ai RCPG 191 9.1.2. Alinierea secvențelor hm1 și rodopsină 192 9.1.3. Simulare de depozitare 193 9.1.4. Simulare dinamică moleculară activată 196 9.1.5. Simulări ale dinamicii moleculare în membrană 198 9.1.6. Reper al codurilor de dinamică moleculară pe aparatul TERA10 200 8

Capitolul 1 Introducere

Capitolul 1: Introducere Figura 4: Structura rodopsinei bovine Domeniul extracelular este prezentat în mov și bucla E2 în roșu. Pe baza coordonatelor PDB 1U19 (Okada, Sugihara și colab. 2004). 17

Capitolul 1: Introducere 1.4.1. Subtipuri de receptori muscarinici În urma secvențierii genomului uman, a apărut că există mai multe subtipuri de receptori muscarinici la om, cu asemănări de secvență foarte mari (Figura 11). În prezent, la om sunt cunoscute 5 subtipuri de receptori muscarinici. În timp ce cei care poartă numere pare (1, 3, 5) sunt cuplați preferențial la calea inozitol-trifosfat, cei care poartă numere impare sunt cuplați în schimb la calea amplificatorului ciclic. Localizarea receptorilor muscarinici a fost studiată pe larg (Abrams, Andersson și colab. 2006). Acestea sunt distribuite în multe organe, cum ar fi vezica urinară, intestinul, glandele salivare, inima, ochiul etc. O atenție deosebită a fost acordată distribuției lor în creier (Volpicelli și Levey 2004) unde joacă, printre altele, roluri în excitabilitatea neuronală, plasticitatea sinaptică, precum și mecanisme de feedback asupra acetilcolinei. Cei 5 receptori sunt exprimați în diferite regiuni ale creierului. Subtipurile M1, M4 și M5 sunt, de exemplu, localizate în sistemul nervos central, în timp ce subtipurile hm2, 3 sunt prezente în sistemul nervos periferic. 30

Capitolul 1: Introducere Figura 11: Alinierea secvenței celor 5 subtipuri de receptor muscarinic Helicele transmembranare sunt indicate de benzile verzi 31

Capitolul 1: Introducere rodopsina: cavitatea de legare a retinei, această cavitate fiind localizată adânc în inima pachetului de helix. (A) Figura 13: Modelul situsului de legare ortosterică a receptorului hm1 A) ligand endogen, acetilcolina (magenta). B) un antagonist ortosteric, N-metilcopolamina (magenta) Conform Goodwin (Goodwin, Hulme și colab. 2007) (B) 34

Capitolul 1: Introducere Figura 14: Legarea liganzilor orto și alosterici de receptorul muscarinic M2 Cei doi liganzi sunt în galben, reziduurile Y177 și W422 ale receptorului muscarinic M2 în roșu. Potrivit lui Jager (Jager, Schmalenbach și colab. 2007) 36

Capitolul 1: Introducere 1.5.2. Structura Toxinele muscarinice sunt o familie de peptide cu 65-66 reziduuri (Figura 16) cu 4 legături disulfură. În prezent sunt cunoscute o duzină în total, dar nu toate au fost secvențiate. Structura toxinei muscarinice MT2 (Figura 31) a fost rezolvată prin RMN (Segalas, Roumestand și colab. 1995) apoi prin cristalizare și difracție cu raze X la o rezoluție de 1,50 Å (cod PDB 1FF4). Această structură prezintă o pliere cu trei degete organizată în cinci fire β antiparalele interconectate prin trei bucle (I, II și III). Miezul proteinei este stabilizat de patru punți disulfură. Acest motiv structural este comun în multe familii de toxine de șarpe (Galat, Gross și colab. 2008), cum ar fi α-neurotoxine (Popot și Changeux 1984), fasciculine (Du, Marchot și colab. 1992) sau cardiotoxine. Figura 16: Alinierea secvențelor de toxină muscarinică Cele 4 punți disulfură sunt reprezentate sub secvențe Figura 17: Structura cristalografică a toxinei MT2 (cod PDB 1FF4) 38

Capitolul 1: Introducere Figura 19: Alinierea secvenței buclei de toxine II și a buclei receptorului E2 Putem vedea o similaritate de secvență tulburătoare între bucla de toxină II și bucla receptorului E2 (Figura 19) care ar putea sugera că toxina ar putea deplasa bucla receptorului și loc. 40

Capitolul 1: Introducere dificilă, dar mai realistă în ceea ce privește problemele biologiei decât problemele legate/legate la început. Criteriile de evaluare a modelului sunt: ​​F nat: proporția de contacte native prevăzute/numărul de contacte ale L_rms nativ: complex RMSD pe atomii din coloana vertebrală a ligandului prin suprapunerea I_rms anticipat și nativ: receptorii RMSD pe atomii coloanei vertebrale a reziduuri la interfața dintre model și complexul nativ Pentru a avea o referință în termeni de RMSD, Chotia și colab. (C. Chothia 1986) au stabilit că în medie două determinări independente ale structurii cristalografice ale aceleiași proteine ​​duc la devieri medii de 0,5 AT. În ceea ce privește structurile determinate de RMN, valorile diferențelor dintre modele pot ajunge la mai mult de 1,5 Å. 46