Pour beaucoup d\u2019entre nous, les \u00ab prot\u00e9ines \u00bb sont l\u2019\u00e9l\u00e9ment cl\u00e9 d\u2019une commande alimentaire. Cependant, au-del\u00e0 de votre choix pr\u00e9f\u00e9r\u00e9 de viandes ou d\u2019alternatives \u00e0 base de plantes, les prot\u00e9ines englobent une large classe de biomol\u00e9cules complexes dont la structure chimique est cod\u00e9e dans nos g\u00e8nes. Les prot\u00e9ines ont des fonctions essentielles dans les cellules vivantes : elles aident \u00e0 r\u00e9parer et \u00e0 construire les tissus corporels, \u00e0 stimuler les r\u00e9actions m\u00e9taboliques, \u00e0 maintenir le pH et l\u2019\u00e9quilibre hydrique et \u00e0 maintenir notre syst\u00e8me immunitaire fort.<\/p>\n
Pour remplir leurs fonctions importantes, de nombreuses prot\u00e9ines poss\u00e8dent une structure mol\u00e9culaire dynamique capable d\u2019adopter de multiples conformations. Depuis longtemps, les scientifiques soup\u00e7onnent que les prot\u00e9ines ne changent pas de forme au hasard. Au lieu de cela, ils semblent se d\u00e9placer selon des rythmes profonds et lents, comme un b\u00e2timent qui se balance doucement au gr\u00e9 du vent plut\u00f4t que de trembler violemment. Ces rythmes lents guident la mani\u00e8re dont une prot\u00e9ine se plie, se tord et se d\u00e9place entre ses diff\u00e9rentes formes. Si l\u2019on pouvait comprendre ces rythmes, on pourrait peut-\u00eatre pr\u00e9dire \u2013 et m\u00eame acc\u00e9l\u00e9rer \u2013 les mouvements de la prot\u00e9ine.<\/p>\n
Le probl\u00e8me est que de nombreux outils dont disposent les scientifiques pour faire des pr\u00e9dictions sur le mouvement mol\u00e9culaire ont \u00e9t\u00e9 con\u00e7us pour des cas plus simples. Ils fonctionnent bien pour les petites vibrations rapides, comme le tremblement rapide d\u2019une corde de guitare. Mais les mouvements lents et rapides des prot\u00e9ines sont diff\u00e9rents. Ils sont d\u00e9sordonn\u00e9s, in\u00e9gaux et irr\u00e9guliers.<\/p>\n
R\u00e9cemment, le groupe de recherche du professeur agr\u00e9g\u00e9 Matthias Heyden de l’\u00c9cole des sciences mol\u00e9culaires de l’ASU a trouv\u00e9 une nouvelle voie \u00e0 suivre. Ils ont d\u00e9velopp\u00e9 une m\u00e9thode permettant de distinguer ces mouvements lents et importants \u00e0 partir de courtes simulations informatiques \u2013 des instantan\u00e9s ne durant que des milliardi\u00e8mes de seconde. Mieux encore, la m\u00e9thode est remarquablement fiable : ex\u00e9cutez-la encore et encore, et elle raconte \u00e0 chaque fois la m\u00eame histoire. Ils ont r\u00e9cemment publi\u00e9 ce travail dans Avanc\u00e9es scientifiques.<\/p>\n
Une meilleure compr\u00e9hension des fluctuations des prot\u00e9ines permet \u00e0 son tour de pr\u00e9dire les mouvements plus importants dont la prot\u00e9ine est capable, et cette connaissance peut grandement am\u00e9liorer la conception des m\u00e9dicaments, permettre des traitements contre le cancer plus efficaces et aider \u00e0 trouver une solution \u00e0 la r\u00e9sistance aux antibiotiques.<\/p>\n
\u00ab\u00a0En bref, nous avons ressuscit\u00e9 une id\u00e9e de longue date selon laquelle les transitions conformationnelles dans les prot\u00e9ines sont li\u00e9es \u00e0 des vibrations basse fr\u00e9quence\u00a0\u00bb, d\u00e9crit Heyden comme l’approche de son \u00e9quipe.<\/p>\n
\u00ab\u00a0Nous avons d\u00e9velopp\u00e9 une m\u00e9thode pour identifier ces vibrations gr\u00e2ce aux fluctuations naturelles provoqu\u00e9es par des collisions mol\u00e9culaires. Les mouvements naturels se d\u00e9marquent s’ils sont analys\u00e9s avec les bons outils.<\/p>\n
Cela peut \u00eatre compar\u00e9 \u00e0 une porte d\u00e9verrouill\u00e9e : nous pouvons sentir rapidement si nous avons besoin de pousser ou de tirer, alors qu’il est toujours difficile d’essayer de tirer la porte vers le haut et de la faire sortir de ses charni\u00e8res. La cl\u00e9 est que nous n\u2019avons pas besoin d\u2019ex\u00e9cuter le mouvement dans son int\u00e9gralit\u00e9 pour r\u00e9aliser ces diff\u00e9rences. \u00c0 l\u2019\u00e9chelle mol\u00e9culaire, il suffit m\u00eame d\u2019observer de minuscules fluctuations toujours pr\u00e9sentes \u00e0 temp\u00e9rature ambiante. \u00bb<\/p>\n
Heyden continue d’expliquer que : \u00ab\u00a0Conna\u00eetre les vibrations basse fr\u00e9quence d’une prot\u00e9ine devrait nous permettre d’acc\u00e9l\u00e9rer l’\u00e9chantillonnage des transitions conformationnelles dans les simulations de dynamique mol\u00e9culaire.\u00a0\u00bb<\/p>\n
Une fois ces rythmes cach\u00e9s d\u00e9couverts, ils les utilis\u00e8rent comme des rails de guidage. Dans des simulations de cinq prot\u00e9ines tr\u00e8s diff\u00e9rentes. Ils ont doucement pouss\u00e9 chaque prot\u00e9ine \u00e0 suivre ses voies naturelles, l\u2019encourageant \u00e0 explorer toutes les formes qu\u2019elle pr\u00e9f\u00e8re adopter. Cette approche leur a permis de cartographier le paysage de la prot\u00e9ine (o\u00f9 elle aime s’attarder, o\u00f9 elle r\u00e9siste au changement et quelle quantit\u00e9 d’\u00e9nergie il faut pour passer d’une forme \u00e0 une autre) avec une pr\u00e9cision impressionnante.<\/p>\n
Heyden poursuit en expliquant que dans le contexte de d\u00e9veloppements r\u00e9cents tels qu’AlphaFold, qui peut pr\u00e9dire les structures des prot\u00e9ines bas\u00e9es uniquement sur leur s\u00e9quence, des m\u00e9thodes de simulation rapides comme celle que son \u00e9quipe a d\u00e9velopp\u00e9e permettront la g\u00e9n\u00e9ration d’ensembles de donn\u00e9es qui \u00e9tendent la relation \u00ab s\u00e9quence \u00e0 structure \u00bb captur\u00e9e par AlphaFold aux relations \u00ab s\u00e9quence \u00e0 structure \u00e0 dynamique \u00bb.<\/p>\n
Ce qui rend cela particuli\u00e8rement excitant, c\u2019est la vitesse. En exploitant de puissants processeurs graphiques sur le supercalculateur \u00ab Sol \u00bb de l\u2019ASU, ils peuvent d\u00e9sormais observer les prot\u00e9ines subir des changements de forme significatifs en moins d\u2019une journ\u00e9e. Ce qui n\u00e9cessitait autrefois des semaines, voire des mois de calcul, peut d\u00e9sormais se produire du jour au lendemain.<\/p>\n
C’est important car la plupart des prot\u00e9ines con\u00e7ues aujourd’hui sont rigides et ternes par rapport aux cr\u00e9ations de la nature. Ils conservent bien leur forme, mais ils ne font pas grand-chose. En comprenant le mouvement et le changement, les scientifiques pourraient concevoir des prot\u00e9ines qui s’activent lorsqu’une petite mol\u00e9cule se lie, agissent comme des d\u00e9tecteurs sensibles ou effectuent des r\u00e9actions chimiques comme des enzymes naturelles.<\/p>\n
Il y a aussi une autre r\u00e9compense. De nombreuses cibles m\u00e9dicamenteuses importantes fonctionnent gr\u00e2ce \u00e0 une communication subtile et \u00e0 longue distance au sein de la prot\u00e9ine : touchez-la \u00e0 un endroit et quelque chose change au loin. Ces effets \u00ab allost\u00e9riques \u00bb sont notoirement difficiles \u00e0 \u00e9tudier. Gr\u00e2ce \u00e0 des simulations plus rapides et plus r\u00e9v\u00e9latrices, les chercheurs peuvent enfin observer ces conversations internes se d\u00e9rouler, ouvrant la voie \u00e0 des m\u00e9dicaments qui ajustent le comportement des prot\u00e9ines avec moins d’effets secondaires.<\/p>\n
En bref, en apprenant \u00e0 \u00e9couter la musique lente des prot\u00e9ines, les scientifiques commencent \u00e0 comprendre non seulement ce que sont les prot\u00e9ines, mais aussi comment elles vivent. Ce qui n\u00e9cessitait autrefois une profonde intuition et une s\u00e9lection manuelle minutieuse des variables pouvait d\u00e9sormais \u00eatre r\u00e9alis\u00e9 de mani\u00e8re syst\u00e9matique et efficace.<\/p>\n
Cette g\u00e9n\u00e9ration d\u2019ensembles conformationnels \u00e0 haut d\u00e9bit a ouvert une nouvelle porte. Avec des ensembles de donn\u00e9es plus riches et plus diversifi\u00e9s, les chercheurs pourraient former des mod\u00e8les d\u2019apprentissage automatique de nouvelle g\u00e9n\u00e9ration capables de comprendre les relations entrelac\u00e9es entre la s\u00e9quence, la structure et la dynamique des prot\u00e9ines.<\/p>\n
Ce travail a \u00e9t\u00e9 soutenu par la National Science Foundation (CHE-2154834) et les National Institutes of Health (R01GM148622).<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Pour beaucoup d\u2019entre nous, les \u00ab prot\u00e9ines \u00bb sont l\u2019\u00e9l\u00e9ment cl\u00e9 d\u2019une commande alimentaire. Cependant, au-del\u00e0 de votre…\n","protected":false},"author":2,"featured_media":58645,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[82],"tags":[9196,12,13,18,17,26238,17190,1854,86,1853,828,13327,4347,3778,838,7679,4374,87,1182],"class_list":{"0":"post-58644","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-sante","8":"tag-ameliorer","9":"tag-be","10":"tag-be-fr","11":"tag-belgique","12":"tag-belgium","13":"tag-caches","14":"tag-conception","15":"tag-des","16":"tag-health","17":"tag-les","18":"tag-medicaments","19":"tag-methode","20":"tag-mouvements","21":"tag-nouvelle","22":"tag-pour","23":"tag-proteines","24":"tag-revele","25":"tag-sante","26":"tag-une"},"share_on_mastodon":{"url":"https:\/\/pubeurope.com\/@be_fr\/116310678078192334","error":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/be-fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/58644","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/be-fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/be-fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/be-fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/be-fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=58644"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/be-fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/58644\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/be-fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/58645"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/be-fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=58644"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/be-fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=58644"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/be-fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=58644"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}