Letteratura scientifica selezionata sul tema "Désordre intrinsèque"

Ces dernières années, un intérêt particulier de la part de la communauté scientifique, est porté sur les protéines intrinsèquement désordonnées (IDPs). Ces protéines sont omniprésentes dans le monde du vivant et constituent plus d’un tiers du protéome humain. Leur plasticité structurale leur permet d’interagir avec divers partenaires et, de ce fait, d’être impliquées dans de nombreux processus biologiques. Cependant, si de nombreuses études sur les IDPs humaines et végétales ont été menées, peu étude portant sur les IDPs de réserves végétales ont été réalisée à ce jour. L’utilisation d’outils de prédiction structurale nous a permis de mettre en évidence l’existence de domaines potentiellement désordonnées chez les protéines de réserve de blé. Le rôle et le comportement de ses domaines, notamment durant la phase d’accumulation des protéines dans la graine, reste non élucidé. Leurs propriétés d’assemblage et leur adaptation structurale et conformationnelle dans les corpuscules protéiques denses demeurent peu connus. Ce projet de thèse a donc pour objectif de comprendre le rôle des domaines prédits désordonnées, dans l’assemblage des protéines de réserve de blé. La γ-gliadine de blé, qui comporte à la fois un domaine N-terminal prédit désordonné, et un domaine C-terminal prédit ordonné, constituera un modèle protéique pour l’ensemble de nos recherches
In recent years, the scientific community has been particularly interested in intrinsically disordered proteins (IDPs).These proteins are ubiquitous in the living world and represents more than a third of the human proteome. Their structural plasticity allows them to interact with various partners and to be involved in many biological processes. However, while many studies on human and plant IDPs have been done, few studies on plant storage IDPs have been done. The use of structural prediction tools has allowed us to highlight the existence of potentially disordered domains in wheat storage proteins. The role and behavior of these specific domains, during the accumulation of proteins in the seed, remain unclear. Their assembly and structural adaptation in dense protein bodies remain poorly understood. This thesis project aims to understand the role of predicted disordered domains in the assembly of wheat reserve proteins. The wheat γ-gliadin, which has both a disordered predicted N-terminal domain and an ordered predicted C-terminal domain, will constitute a protein model for all our research

Les biomolécules exercent leurs fonctions en interagissant avec d'autres molécules. Le recensement de l'ensemble des biomolécules et leurs interactions permet de construire leurs réseaux d'interactions et de les analyser sur le plan structural et fonctionnel par des outils bioinformatiques (BiNGO, DAVID). Cela permet d'identifier les biomolécules clés, de prédire de nouvelles fonctions des protéines et de comprendre et modéliser les mécanismes moléculaires d'un processus biologique ou pathologique donné. Les protéines ou régions intrinsèquement désordonnées, qui possèdent une grande plasticité structurale, sont susceptibles d'interagir avec de nombreux partenaires et d'être importantes dans les réseaux d'interactions. A l'aide du prédicteur IUPred, nous avons dans un premier temps cartographié le désordre intrinsèque des protéines dans le réseau d'interactions de la matrice extracellulaire et dans le réseau extracellulaire des protéoglycanes construits à partir de la base de données MatrixDB développée dans l'équipe. Nous avons montré que les protéines très connectées de ces deux réseaux ne sont pas enrichies en désordre. Les fonctions moléculaires surreprésentées dans le jeu de protéines extracellulaires contenant au moins 50% de désordre intrinsèque sont les interactions avec les facteurs de croissance ou les glycosaminoglycanes. Nous avons étudié un jeu de données d'interactions protéine-héparine comportant 118 valeurs de cinétique et nous avons montré une relation positive entre la vitesse d'association des protéines à l'héparine et le pourcentage de désordre de leurs sites de fixation à l'héparine. Nous avons également étudié les interactions de la matrice extracellulaire avec un pathogène, le parasite Leishmania. Nous avons montré que les protéines sécrétées par les Leishmania ne sont pas enrichies en désordre par rapport au protéome. Nous avons établi une liste de onze protéines parasitaires sécrétées possédant au moins trois motifs d'interaction et susceptibles d'interagir avec l'hôte
Biomolecules perform their functions by interacting with other molecules. The identification of all biomolecules and their interactions is required to build their interaction networks. Their structural and functional analysis with bioinformatics tools (BiNGO, DAVID) allow us to identify the key biomolecules, to predict new protein functions and to understand and model the molecular mechanisms of biological or pathological process. Intrinsically disordered proteins or regions, which are characterized by structural plasticity, may interact with many partners and may play a role in the interaction networks. Using the predictor IUPred we mapped the intrinsic disorder in protein interaction networks of the extracellular matrix and of the proteoglycans constructed from the MatrixDB database developed in the laboratory. We have shown that the highest connected proteins of these two networks are not enriched in disorder. The molecular functions overrepresented in the set of extracellular proteins containing at least 50% of intrinsically disordered residues are interactions with growth factors or glycosaminoglycans. We studied a dataset of heparin-protein interactions including 118 kinetic values and we have shown that the association rate of proteins with heparin is related to the intrinsic disorder of heparin-binding sites. We also studied the interactions of the extracellular matrix with a pathogen, the parasite Leishmania. We have shown that proteins secreted by Leishmania are not enriched in disorder compared to their proteome. We have selected eleven parasite proteins containing at least three interaction motifs, which may interact with the host

Les protéines sont des acteurs majeurs dans les processus moléculaires et cellulaires d’un organisme. La remise en question des modalités associées aux fonctions de ces macromolécules a récemment été apportée par le concept de désordre intrinsèque. Celui-ci définit l’absence (transitoire ou permanente) de structure tridimensionnelle de certaines protéines ou régions protéiques comme étant directement liée à leurs fonctions. Chez les virus à ARN, les propriétés des protéines ou régions désordonnées semblent associées aux capacités de ces micro-organismes à détourner la machinerie cellulaire de l’hôte en interagissant avec de multiples partenaires, et à s’adapter aux nombreuses contraintes auxquelles ils doivent faire face en tant que parasites obligatoires. Ce travail porte sur les potyvirus, figurant parmi les pathogènes de plantes les plus dommageables étudiés à ce jour. L'objectif de cette thèse a été d’explorer les fonctions associées au désordre intrinsèque dans le cycle infectieux des potyvirus ainsi que dans le processus d’adaptation. Notre approche a ainsi démontré que : i) le désordre est ubiquitaire chez le genre Potyvirus ; ii) les régions de désordre conservées chez plusieurs protéines de potyvirus semblent être associées à leur(s) fonction(s) pendant l'infection ; iii) les régions désordonnées sont généralement associées à moins de contraintes évolutives, suggérant ainsi leur implication dans les processus adaptatifs des potyvirus ; iv) les régions prédites comme désordonnées semblent privilégier l’apparition de mutations et donc la capacité d’un virus à accumuler de la diversité génétique au cours de l'évolution sur son hôte naturel ; v) ce travail a permis de corréler le taux en désordre de la protéine viral genome-linked (VPg) du Potato virus Y à sa capacité à s’adapter à la résistance récessive pvr23 du piment
Proteins are essential actors involved in a majority of molecular and cellular processes. The features associated with the functions of these macromolecules have been recently questioned with the emergence of the intrinsic disorder concept. It defines the transitory or permanent lack of 3D structure in some proteins or regions as directly related to their functions. Among RNA viruses, the properties of disordered proteins may be linked to the ability of these microorganisms to hijack the host machinery by interacting with multiple partners, as well as to adapt to the multiple constraints they must face as obligatory parasites. This work focuses on the Potyvirus genus, which includes some of the most damaging plant pathogens studied to date. The goal of this thesis was to explore the functions associated with intrinsic disorder in the infectious cycle of this viral genus as well as in its process of adaptation. Our studies have shown that i) intrinsic disorder is ubiquitous in potyviruses; ii) intrinsically disordered regions (IDR) of some of potyviral proteins are likely to be associated with important functions for the viral cycle ; iii) IDR are generally less evolutionary constrained, suggesting an adaptive potential of these regions ; iv) predicted IDR seem to favor the appearance of mutations and therefore virus ability to accumulate genetic diversity during its evolution in natural host ; v) an experimental disorder modulation within the Viral genome-linked (VPg) protein has been demonstrated as positively correlated with the adaptive ability of the Potato virus Y to overcome the pvr23 recessive resistance in pepper

Les virus Hendra et Nipah sont des pathogènes zoonotiques émergents à potentiel épidémique et pandémique. Leur haute virulence chez l’Homme, leur léthalité, l’absence de traitement et de vaccin, et le danger bioterroriste qu’ils pourraient représenter en font des virus de niveau maximal de biosécurité. Ces paramyxovirus sont responsables de syndromes respiratoires sévères et d’encéphalites pouvant atteindre des taux de létalité supérieures à 90%. Leur pathogénicité est sous-tendue notamment par l’expression de leurs facteurs de virulence W et V, des protéines virales spécialisées pour l’inhibition de et l’évasion à la réponse immunitaire de l’hôte. Ces protéines sont intrinsèquement désordonnées, et agissent en liant et contrecarrant des éléments clefs des cascades de la réponse innée cellulaire. Sur la base d’études in vitro démontrant la capacité de la W et la V à former des fibrilles de type amyloïde, l’objectif de cette thèse a été de caractériser les propriétés d’agrégation et de fibrillation de ces protéines, leurs déterminants moléculaires, et les conséquences fonctionnelles associées, dans un contexte cellulaire. Notre hypothèse de travail est que la formation d’agrégats et de fibrilles est une stratégie virale pour séquestrer des protéines cellulaires de l’immunité et plus largement pour interférer avec les fonctions cellulaires au profit du virus. Nous avons ainsi mis en évidence la formation de filaments nucléaires par la W du virus Hendra, un phénotype dépendant de sa région N-terminale, de ses résidus cystéine, en lien avec des phénomènes redox. Nous avons aussi mis en lumière la colocalisation des filaments avec l'actine filamenteuse nucléaire, suggérant une interaction dont la nature et le rôle restent à investiguer. La W forme également des agrégats globulaires et des agrégats amorphes, propriétés partagées par la W du virus Nipah, qui en revanche ne fibrille pas. Les V, cytosoliques, ne fibrillent a priori pas non plus. L'altération des capacités d'agrégation impacte négativement le rôle inhibiteur de la W du virus Hendra sur la voie de l'immunité innée NF-κB. Ces résultats apportent un nouvel éclairage sur la compréhension des propriétés moléculaires des facteurs de virulence des Henipavirus
Hendra and Nipah viruses are emerging zoonotic pathogens with epidemic and pandemic potential. Their high virulence in humans, their lethality, the absence of treatment or vaccine, and the bioterrorist threat they could represent, make them of the highest biosafety level. These paramyxoviruses are responsible for severe respiratory syndromes and encephalitis, with case fatality rates than can be over 90%. Their pathogenicity is underpinned in particular by the expression of their virulence factors W and V, viral proteins specialized for inhibiting and evading the host immune response. These proteins are intrinsically disordered, and act by binding and counteracting key elements of the cellular innate response cascades. Based on in vitro studies demonstrating the ability of the W and V to form amyloid-like fibrils, the aim of this thesis was to characterize the aggregation and fibrillation properties of these proteins, their molecular determinants, and the associated functional consequences, in a cellular context. Our working hypothesis is that the formation of aggregates and fibrils is a viral strategy for sequestering cellular immune proteins and, more broadly, for interfering with cellular functions to the benefit of the virus. We have demonstrated the formation of nuclear filaments by the W of Hendra virus, a phenotype dependent on its N-terminal region and its cysteine residues, and linked to redox phenomena. We also highlighted the colocalization of filaments with nuclear filamentous actin, suggesting an interaction whose nature and role remain to be investigated. The W also forms globular and amorphous aggregates, as does the W of Nipah virus, which however does not fibrillate. The cytosolic V proteins do not fibrillate either. Altering the aggregation capacity negatively impacts the inhibitory role of the W of Hendra virus on the NF-κB innate immunity pathway. These results shed new light on the understanding of the molecular properties of Henipavirus virulence factors, which may contribute to their pathogenesis

Dans une première partie nous explorerons les effets d'impuretés désordonnées et paramagnétiques sur l'effet spin-Hall intrinsèque dans un gaz d'électrons bi-dimensionnel avec un couplage spin-orbite de Rashba. A faible désordre, la conductivité de spin-Hall reste proche de sa valeur d'échantillon pur, comme le montrent un calcul analytique de réponse linéaire et une étude numérique. De fortes fluctuations sont toutefois observées, elles augmentent avec l'importance du désordre. Pour caractériser la dynamique d'un paquet d'onde sur un réseau, nous mesurons sa taille, le taux de participation inverse, et sa dimension de corrélation. Le système subit une transition de localisation à une valeur critique du désordre. Dans le régime localisé, la densité locale d'états n'est plus uniforme et ne coïncide plus avec la densité totale d'états. Une corrélation antiferromagnétique entre les impuretés et les électrons de conduction est observée. Après la transition de localisation, la conductivité de spin augmente significativement. La première correction quantique dans le formalisme de réponse linéaire, contribue positivement à la conductivité de spin-Hall. Dans une seconde partie, le modèle de Hubbard avec double échange avec corrélations électroniques est étudié par la méthode du champ moyen dynamique (DMFT) dans l'approximation de non-croisement pour la résolution du problème d'impureté (NCA). Autour du quart remplissage, un polaron orbital est observé et décrit à l'aide d'un Hamiltonien effectif. Le double échange dans les semi-conducteurs magnétiques dilués est étudié dans l'approximation du potentiel cohérent (CPA)
Spintronics is a research area that is concerned with the storage and transfer of information by means of electron spins. In the first part we investigated the intrinsic spin Hall effect in the presence of disordered magnetic impurities in a paramagnetic state in a two dimensional electron gas with Rashba spin-orbit coupling. In the presence of weak magnetic disorder the spin Hall conductivity stays close to its universal (clean system) value, as shown by analytical linear response calculations and numerical simulations. Heavy spin conductivity fluctuations are observed, that increase with disorder strength. To investigate the spreading of a wavepacket on a lattice we measure the wavepacket width, the inverse participation ratio and the (2)-fractal dimension. It is shown the system undergoes a localization transition at a critical disorder strength. In the localized regime the local density of states is not uniform anymore. An anti-ferromagnetic correlation between electron spins and impurity magnetic moments is observed. Beyond the localization transition the spin conductivity increases significantly. The first quantum (Cooperon) corrections in the linear response formalism are shown to contribute positively to the spin Hall conductivity. In the second part the double exchange Hubbard model for correlated electron systems is studied using dynamical mean field theory (DMFT) with the non-crossing approximation (NCA). Around quarter filling an orbital polaron is observed, numerically and in an effective Hamiltonian. Double exchange in dilute magnetic semiconductors is studied using the coherent potential approximation (CPA)

Dans une première partie nous explorerons les effets d'impuretés désordonnées et paramagnétiques sur l'effet spin-Hall intrinsèque dans un gaz d'électrons bi-dimensionnel avec un couplage spin-orbite de Rashba. A faible désordre, la conductivité de spin-Hall reste proche de sa valeur d'échantillon pur, comme le montrent un calcul analytique de réponse linéaire et une étude numérique. De fortes fluctuations sont toutefois observées, elles augmentent avec l'importance du désordre. Pour caractériser la dynamique d'un paquet d'onde sur un réseau, nous mesurons sa taille, le taux de participation inverse, et sa dimension de corrélation. Le système subit une transition de localisation à une valeur critique du désordre. Dans le régime localisé, la densité locale d'états n'est plus uniforme et ne coïncide plus avec la densité totale d'états. Une corrélation antiferromagnétique entre les impuretés et les électrons de conduction est observée. Après la transition de localisation, la conductivité de spin augmente significativement. La première correction quantique dans le formalisme de réponse linéaire, contribue positivement à la conductivité de spin-Hall. Dans une seconde partie, le modèle de Hubbard avec double échange avec corrélations électroniques est étudié par la méthode du champ moyen dynamique (DMFT) dans l'approximation de non-croisement pour la résolution du problème d'impureté (NCA). Autour du quart remplissage, un polaron orbital est observé et décrit à l'aide d'un Hamiltonien effectif. Le double échange dans les semi-conducteurs magnétiques dilués est étudié dans l'approximation du potentiel cohérent (CPA)
Spintronics is a research area that is concerned with the storage and transfer of information by means of electron spins. In the first part we investigated the intrinsic spin Hall effect in the presence of disordered magnetic impurities in a paramagnetic state in a two dimensional electron gas with Rashba spin-orbit coupling. In the presence of weak magnetic disorder the spin Hall conductivity stays close to its universal (clean system) value, as shown by analytical linear response calculations and numerical simulations. Heavy spin conductivity fluctuations are observed, that increase with disorder strength. To investigate the spreading of a wavepacket on a lattice we measure the wavepacket width, the inverse participation ratio and the (2)-fractal dimension. It is shown the system undergoes a localization transition at a critical disorder strength. In the localized regime the local density of states is not uniform anymore. An anti-ferromagnetic correlation between electron spins and impurity magnetic moments is observed. Beyond the localization transition the spin conductivity increases significantly. The first quantum (Cooperon) corrections in the linear response formalism are shown to contribute positively to the spin Hall conductivity. In the second part the double exchange Hubbard model for correlated electron systems is studied using dynamical mean field theory (DMFT) with the non-crossing approximation (NCA). Around quarter filling an orbital polaron is observed, numerically and in an effective Hamiltonian. Double exchange in dilute magnetic semiconductors is studied using the coherent potential approximation (CPA)