Letteratura scientifica selezionata sul tema "Structure 3D protéine"

La biotechnologie est maintenant bien établie dans le paysage de l'industrie chimique. Dans le domaine de la biocatalyse, il existe de nombreux exemples de mise en oeuvre réussie d'étapes enzymatiques dans des procédés de synthèse ou de développement de voies enzymatiques complètes, en particulier dans l'industrie pharmaceutique.Les lactames sont des composés qui se retrouvent dans de nombreux produits naturels et synthétiques, tels que les ingrédients pharmaceutiques actifs (API) et sont des précurseurs dans la chimie des polymères. Pour accéder aux lactames à partir de squelettes simples d'acides omega-aminés, la synthèse nécessite un processus en deux étapes : tout d'abord, l'activation de la fonction acide, puis, l'addition intramoléculaire d'amine nucléophile. Pour les petits lactames (5-7 chaînons), la cyclisation intramoléculaire se produit spontanément une fois l'acide activé.Dans le cadre de nos travaux sur des voies d'accès enzymatiques aux amides, nous avons récemment mis au point une synthèse impliquant une activation par CoA ligases, en absence de CoASH, et utilisant uniquement leur aptitude d'activation de l'acide par adénylation par l'ATP, introduit à seulement 5% molaire grâce à la mise en place d'un système de régénération.Jusqu'à présent, le type de lactames obtenus par biocatalyse est limité aux cycles nus, dépourvus de fonctions. L'objectif du projet est de disposer d'enzymes permettant la synthèse par approche biocatalytique de lactames fonctionnalisés de 5 à 7 chaînons. Pour cela deux types d'approche seront menés :1) Exploration de la biodiversité. Une collection d'enzymes de type CoA ligases, construite par une approche génomique basée sur l'identité de séquences, est disponible au laboratoire. Cette collection, constituée d'environ 250 enzymes, sera criblée sur des substrats précurseurs de lactames d'intérêt. Des enzymes d'adénylation, autres que des CoA ligases ont été identifiées et seront également testées.2) Conception rationnelle. En collaboration avec l'équipe des Pr. Dick Janssen et Dr. Andy-Mark Thunnissen (Université de Groningen, Pays-Bas), les données structurales seront utilisées pour générer des bibliothèques ciblées. Des expériences de docking avec les substrats seront réalisées pour cibler les mutations<br>Biotechnology is now a well-established part of the chemical industry landscape. In the field of biocatalysis, there are numerous examples of the successful implementation of enzymatic steps in synthesis processes or the development of complete enzymatic pathways, particularly in the pharmaceutical industry.Lactams are compounds found in many natural and synthetic products, such as active pharmaceutical ingredients (APIs), and are precursors in polymer chemistry. To access lactams from simple omega-amino acid backbones, synthesis requires a two-step process: first, activation of the acid function, followed by intramolecular nucleophilic amine addition. For small lactams (5-7 members), intramolecular cyclization occurs spontaneously once the acid has been activated.As part of our work on enzymatic access routes to amides, we recently developed a synthesis involving activation by CoA ligases, in the absence of CoASH, and using only their ability to activate the acid by adenylation with ATP, introduced at only 5 mol% thanks to the implementation of a regeneration system.Until now, the type of lactams obtained by biocatalysis has been limited to bare, functionless rings. The aim of the project is to provide enzymes for the biocatalytic synthesis of 5- to 7-membered functionalized lactams. To achieve this, two approaches will be pursued:1) Exploration of biodiversity. A collection of CoA ligase enzymes, built up using a genomic approach based on sequence identity, is available in the laboratory. This collection, comprising around 250 enzymes, will be screened on lactam precursor substrates of interest. Adenylation enzymes other than CoA ligases have been identified and will also be tested.2) Rational design. In collaboration with the team of Prof. Dick Janssen and Dr. Andy-Mark Thunnissen (University of Groningen, Netherlands), structural data will be used to generate targeted libraries. Substrate docking experiments will be carried out to target mutations

Cette thèse porte sur le développement de méthodes bioinformatiques permettant la prédiction des interactions protéine - ligand. L'approche employée est d'utiliser le partage entre protéines, des informations connues, à la fois sur les protéines et sur les ligands, afin d'améliorer la prédiction de ces interactions. Les méthodes proposées appartiennent aux méthodes dites de chémogénomique. La première contribution de cette thèse est le développement d'une méthode d'apprentissage statistique pour la prédiction des interactions protéines - ligands par famille. Elle est illustrée dans le cas des GPCRs. Cette méthode comprend la proposition de noyaux pour les protéines qui permettent de prendre en compte la similarité globale des GPCRs par l'utilisation de la hiérarchie issue de l'alignement des séquences de cette famille, et la similarité locale au niveau des sites de fixation des ligands de ces GPCRs grâce à l'utilisation des structures 3D connues des membres de cette famille. Pour cela un jeu de données a été créé afin d'évaluer la capacité de cette méthode à prédire correctement les interactions connues. La deuxième contribution est le développement d'une mesure de similarité entre deux sites de fixation de ligands provenant de deux protéines différentes représentés par des nuages d'atomes en 3D. Cette mesure implique la superposition des poches par rotation et la translation, avec pour but la recherche du meilleur alignement possible en maximisant le regroupement d'atomes ayant des propriétés similaires dans des régions proches de l'espace. Les performances de cette méthodes ont été mesurées à l'aide d'un premier jeu de donnés provenant de la littérature et de deux autres qui ont été créé à cet effet. L'ensemble des résultats de cette thèse montre que les approches de chémogénomique présentent de meilleures performances de prédiction que les approches classique par protéine.

Les génomes des mammifères adoptent une organisation 3D fonctionnelle où les interactions entre les enhancers et les promoteurs des gènes sont contenues à l'intérieur de domaines d'association topologique (TADs). La protéine insulatrice CTCF a deux rôles dans ce processus : sa liaison aux promoteurs permettant la formation de boucles enhancers-promoteurs (structure intra-TAD) et sa liaison aux frontières des TADs empêchant la formation de boucles ectopiques entre domaines voisins. Surtout, les perturbations de la liaison de la protéine CTCF à des sites particuliers dans des cellules cancéreuses peuvent être dues à des changements de séquences d'ADN (mutations) ou à des changements de méthylation de l'ADN (épi-mutations). Nous avons d'abord réalisé des expériences calibrées de CTCF ChIP-seq et avons trouvé qu'un grand nombre de sites ont une liaison différente de CTCF, avec une grande fraction de sites différemment liés étant partagés parmi les lignées cancéreuses. Ces changements de liaison de CTCF peuvent être des gains ou des pertes de liaison et sont souvent situés près de gènes associés à la transformation cancéreuse. Nous avons trouvé une remarquable corrélation entre les changements de liaison de CTCF et les changements d'enrichissement de la marque H3K27ac, indiquant un lien entre la liaison de CTCF et l'activité d'éléments cis-régulateurs (CREs). Grâce à des expériences de Hi-C à haute résolution, nous avons évalué l'impact de ces changements de liaison de CTCF sur la structure de la chromatine, caractérisant une réorganisation considérable de la structure 3D du génome à des loci de gènes qui contiennent des pics CTCF perturbés. De manière inattendue, nous trouvons les exemples les plus drastiques de réorganisation à l'intérieur des TADs, au niveau des boucles enhancers-promoteurs. Ensuite, nous avons identifié les changements de méthylation de l'ADN comme la cause de la dérégulation de la liaison de CTCF dans notre modèle. En utilisant un agent retirant la méthylation de l'ADN sur l'ensemble du génome, nous avons réussi à partiellement inverser des changements de liaison de CTCF que nous avons observés et les changements d'expression induits. Ainsi, notre étude identifie une réorganisation invasive de la liaison de CTCF et des structures intra-TADs, induite par la méthylation de l'ADN. Ces épi-mutations récurrentes peuvent expliquer les mécanismes de dérégulation commune des gènes dans les cancers<br>Mammalian genomes adopt a functional 3D organization where enhancer-promoter interactions are constrained within Topologically Associating Domains (TADs). The CTCF insulator protein has a dual role in this process, with binding at promoters resulting in the formation of enhancer-promoter loops (intra-TAD structure) and binding at TAD boundaries preventing the formation of inappropriate loops between neighboring domains. Importantly, perturbations of CTCF binding at specific sites in cancer cells can be caused by both changes to the DNA sequence (mutations) or DNA methylation changes (epi-mutations). We first performed precisely-calibrated CTCF ChIP-seq experiments and found that a large number of sites are differentially bound, with a substantial fraction of differential CTCF binding peaks shared among cancer cell lines. Differential CTCF peaks can both be gained and lost and are often localized close to genes associated with breast cancer transformation. We found a striking correlation between CTCF binding changes and H3K27ac changes indicating a link between CTCF binding and the activity of cis-regulatory elements (CREs). Using high-resolution Hi-C, we assessed the impact of differential CTCF binding on chromatin structure, characterizing considerable 3D genome reorganization at gene loci with perturbed CTCF peaks. Unexpectedly, we find the most drastic examples of reorganization within TADs, at the level of enhancer-promoter loops. Then, we identified DNA methylation changes as the upstream cause of CTCF binding deregulation in our breast cancer model. Using genome-wide hypomethylating agent, we were able to partially reverse observed CTCF binding changes and the gene expression changes they induced. Our work thus identifies a pervasive DNA-methylation-guided reorganization of CTCF binding and intra-TAD structure. Such recurrent patterns of epi-mutations can provide a mechanistic explanation for shared gene deregulation in cancers

La protéine Bcd1 est un facteur nucléaire essentiel à la viabilité cellulaire de la levure Saccharomyces cerevisiae. Il est décrit comme requis pour assurer la stabilité des snoRNA à boîtes C/D. Ces petits ARN non codants s’assemblent à un jeu de 4 protéines invariables pour former les snoRNP à boîtes C/D qui sont des acteurs cruciaux de la biogenèse des ribosomes. En effet, quelques-unes de ces particules participent aux mécanismes assurant la maturation du précurseur des ARN ribosomiques et la grande majorité des autres particules sont des catalyseurs de la modification par 2’-O-méthylation des riboses. Bcd1p n’est pas présente au sein des particules matures, mais fait partie de ses facteurs d’assemblage, au même titre que les sous-complexes Rsa1p:Hit1p et R2TP (Rvb1p:Rvb2p:Tah1p:Pih1p). Notre analyse de différents fragments de Bcd1p a dans un premier temps montré que sa région N-terminale (résidus 1 à 96) suffit à lui conférer son caractère essentiel. Cette région comprend un domaine à double doigt à zinc de la famille zf-HIT, également présent chez un autre facteur d’assemblage des snoRNP à boîtes C/D, la protéine Hit1. Nous avons résolu la structure 3D en solution de ces doigts à zinc et montré que ce sont des modules d’interaction avec les protéines Rvb1/2. Dans un second temps nous avons identifié la région C-terminale (résidus 120 à 303) de la protéine Bcd1 comme étant suffisante pour interagir avec la chaperonne d’histone Rtt106p. La structure 3D en solution de ce domaine a été déterminée par RMN. Différentes approches de cinétique d’échange hydrogène/deutérium et d’expériences de cross-link suivies par des analyses par spectrométrie de masse, des expériences de titrage par RMN et de SAXS nous ont permis d’obtenir des informations sur les surfaces d’interaction de chacune de ces deux protéines. Un fragment, défini à partir des données de RMN de Bcd1p libre, nous a permis d'obtenir des cristaux du complexe Bcd1p:Rtt106p ouvrant la perspective de résoudre sa structure 3D par diffraction aux rayons X. De plus, des études fonctionnelles ont débuté visant à déterminer l’importance de la formation de ce complexe sur la biogenèse des snoRNP à boîtes C/D et l’impact de Bcd1p sur l’interaction entre Rtt106p et les nucléosomes<br>The protein Bcd1 is a nuclear factor essential for the cellular viability of the yeast Saccharomyces cerevisiae. It is described as required to ensure box C/D snoRNA stability. These small non-coding RNAs associate with an invariable set of 4 proteins to form the box C/D snoRNPs that are crucial players in ribosome biogenesis. Indeed, some of these particles participate in mechanisms for the maturation of the ribosomal RNA precursor (prerRNA) and the vast majority of the other particles are catalysts of 2’-O-methylation of riboses. Bcd1p is not present in mature particles, but is one of the assembly factors in addition to the Rsa1p:Hit1p and R2TP (Rvb1p:Rvb2p:Tah1p:Pih1p) sub-complexes. Our analysis of the different Bcd1p fragments has firstly shown that the essential function of Bcd1p relies on its N-terminal region (residues 1 to 96). It comprises a double zinc finger domain from the zf-HIT family, also present in another box C/D snoRNP assembly factor, the protein Hit1. We solved the 3D solution structure of these two zinc fingers and showed that these are modules for the interaction of Bcd1p with the Rvb1/2 proteins. Secondly, we identified the C-terminal region (residues 120 to 303) of Bcd1p as being sufficient to interact with the histone chaperone Rtt106p. The 3D solution structure of this domain of Bcd1p was determined by NMR. Different approaches of hydrogen/deuterium kinetic exchange and cross-link experiments followed by mass spectrometry analysis, NMR titration, and SAXS allowed us to obtain information about the interaction surfaces on each of the two proteins. A fragment defined from NMR data on the free Bcd1p allowed us to obtain crystals of the Bcd1p:Rtt106p complex, opening the perspective to solve its 3D structure by X-ray diffraction. Furthermore, functional studies started in order to determine the importance of this complex formation in box C/D snoRNP biogenesis and the impact of Bcd1p on the interaction of Rtt106p with nucleosomes