Modélisa)onenchimie:u)lisa)ondeVMDpourl’analyse

desitesenzyma)ques

CoursdeMasterM1IsabelleNavizet

Isabelle.navizet@u-pem.frLaboratoireModélisa)onetSimula)onMul)-Echelle

(MSME)

Lesmacromoléculesduvivant:lesprotéines

•  hJps://fr.wikipedia.org/wiki/Protéine

•  Uneprotéineestunemacromoléculebiologiqueforméed'uneoudeplusieurschaînespolypep)diques.Chacunedeceschaînesestcons)tuéederésidusd'acidesaminésliésentreeuxpardesliaisonspep)diques.Onparlegénéralementdeprotéineau-delàd'unecinquantainederésidusdanslamolécule,etdepep)dejusqu'àquelquesdizainesderésidus.

Lesmacromoléculesduvivant:lesprotéines

20acidesaminésdepropriétéschimiquesspécifiques

Structureprimaire•  Exemple:Lelysozymeestuneprotéineforméedel'assemblage,

dansunordrebienprécis,de130acidesaminés.ChacundesmotsdetroisleBresdeceBelistereprésenteunacideaminé.

LYSVALPHEGLUARGCYSGLULEUALAARGTHRLEULYSARGLEUGLYMETASPGLYTYRARGGLYILESERLEUALAASNTRPMETCYSLEUALALYSTRPGLUSERGLYTYRASNTHRARGALATHRASNTYRASNALAGLYASPARGSERTHRASPTYRGLYILEPHEGLNILEASNSERARGTYRTRPCYSASNASPGLYLYSTHRPROGLYALAVALASNALACYSHISLEUSERCYSSERALALEULEUGLNASPASNILEALAASPALAVALALACYSALALYSARGVALVALARGASPPROGLNGLYILEARGALATRPVALALATRPARGASNARGCYSGLNASNARGASPVALARGGLNTYRVALGLNGLYCYSGLYVAL

Structuressecondairesetter)aires

Structurequaternaire

Exemple:CrystallinesCollagènehBp://www.rcsb.org/pdb/101/motm.do?momID=127

hJp://www.rcsb.org/pdb/101/motm.do?momID=4

Oùtrouverlesstructures3Ddesprotéines?

•  LaprotéinedataBank:hJp://www.rcsb.org

•  Ilyaplusde155000structuresdisponiblesdanslaPDBen2019.Lessta)s)quespeuventsetrouversurlapage:

hJp://www.rcsb.org/pdb/sta)s)cs/contentGrowthChart.do?content=total&seqid=100

•  Leformatdesfichiers.pdbpeutsetrouverencliquantsurlemenuLearn/guidetounderstandingpdbdataouenallantdirectement:

hJp://pdb101.rcsb.org/learn/guide-to-understanding-pdb-data/introduc)on•  Donnéesexpérimentales:RMN,cristallographiques:Coordonnéesdesatomes

•  Visualisa)ondesstructures:logicielVMD:hJp://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/•  TutorieldeVMD:

hJps://www.sas.upenn.edu/~robertjo/html-physics/vmd/VMD%20User%20Guide.pdf

•  Lesstructurescristallographiquessontrépertoriéesavecuncode PDB, alphanumérique de 4 caractères. L’iden)fiantPDB est publié par les auteurs qui ont déterminé lastructure.Pourchaqueiden)fiant,unepagewebdonnelesinforma)onssurlastructureetunfichierditenformatPDBdonnel’ensembledesinforma)onslisiblespardeslogicielsdemodélisa)on.

•  Uneprotéinepeutavoirplusieursentréesdans labanquede données car elle peut être cristallisée par plusieursgroupes, ou avec des muta)ons, ou dans des condi)onsdifférentes (pH par ex), avec des ligands différents….Parexemple l’hémoglobine a plus de 400 entrées. Lorsqu’onu)liseunstructurePDB,ondonnelecoderéférenceetoncitelapublica)onoriginedelastructure.

Paged’accueildelaPDBRecherche:exhemoglobin

Codeà4leJresdelastructure

Sioncliquesurlecode1FN3:Lienpourrécupérerlefichier.pdb

Organisme

Publica)onassociée

4chaines:AetCiden)quesBetDiden)ques

Unligand(pe)temoléculequin’estpasunechaineprotéique,quipeutêtreunion,unmédicament,uninhibiteur,unemoléculeorganique,unchromophore,…)…Iciilyaunligandparchaine,decodeà3leJreHNI,denomProtophorphyrinIXcontainingNiIIDeformulebruteC34H32N4NiO4)

Formatd’unfichierPDB

•  Lesfichiers.pdbsontdesfichiersdetextequipeuvents’ouvriravecunéditeurdetexte(Wordpad,vi,textedit…).Chaquelignecommenceparunmotcléetaunformatspécifique.

•  Leformatdesfichiers.pdbpeutsetrouverencliquantsurlemenuLearn/Understandingpdbdataouenallantdirectement:

hthJp://pdb101.rcsb.org/learn/guide-to-understanding-pdb-data/introduc)on•  Lapremièrepar)edufichierdonnedesinforma)onsgénéraleset

importantessurlastructure.EllecommenceparlemotcléHEADERetfinitlorsquelemotcléATOMcommence.OnpeutvérifierdanslesrubriquesHEADER,TITLE,COMPNDetSOURCEqu’onabienlastructuresouhaitée.

•  Lapar)ecommençantparATOM/HETATMdonnelescoordonnéesdesatomes.ATOMestlemotclédevantlesatomesd’uneprotéineoud’unacidenucléique,lemotHETATMcorrespondauxautresmolécules(ligand,ions,solvant...).

•  LemotcléTERpermetdedéfinirlafind’unechaîne.

Fichierpdb

Onretrouvetouteslesinforma)onsdusiteécritesdanslespremièreslignes

Fichierpdb

Puisdesinfosurlaséquenceprimairedeschainesprotéique,SurleligandlignecommencantparHETetHETNAMetFORMULPuissurlesstructuressecondairesHELIX…

Enfin,lescoordonnéesxyzdesatomes…Onremarquequ’iln’yapasd’hydrogène!

Premierrésidue:ValinedelachaineA

Unpeuplusloin….HETATM:cen’estpasdelaprotéinemaisunligandOulesolvant

Solvant:c’estl’eau!CodeHOHiciPeut-êtreuncodedifférent:SOLouH2OouWAT…Suivantlefichier.Onn’aquelesoxygènesduSolvant,carpasdeHdanslespdb!

•  Exemple:•  ATOM1NHISA649.66824.24810.4361.0025.00•  CeJelignecorrespondàl’atomed’azote,quiestl’atome1durésiduHis)dinenuméro6delachaîneAaveclescoordonnéesx=49.668Angströmy=24.248Angströmz=10.436Angström.Tauxd’occupa)on«Occupancy»1(iln’yapasdeconforma)onsautresdétectées,sinoncenombreseraitpluspe)tque1),facteurdetempératureouB-factor(plusl’atomebouge,pluscenombreestgrand)de25.0

•  Deuxièmeexemple:ATOM6667CE2PHEB43515.265-30.142-11.3051.0023.81CC’estl’atomenuméro6667delaprotéine,c’estuncarbone(CE2commenceparunCetlederniersymboleestunC),c’estlecarboneCE2delaphénylalanine(PHE)numéro435delachaineB.lescoordonnéessontx=15.265Angstrom,y=-30.142Angstrometz=-11.305Angstrom.(Pourcecoursonoubliel’infodes1.00etde23.81).HETATM7278O1DHEMB14974.392-21.038-14.9781.0032.49OC’estl’atomenuméro7278quin’appar)entpasàlaprotéine(HETATM).C’estunoxygène(O1DcommenceparOetlederniersymboledelaligneestO).C’estl’oxygènedecodeà3leJreO1Dduligandhèmedecodeà3leJreHEMdelachaineB.Lenuméroduliganddest1497etlescoordonnées4.392-21.038-14.978enÅngstrom.

légende:

Nakatsuetal,PNAS,2006,vol440,372-376

Nakatsuetal,PNAS,2006,vol440,372-376

Avantdecommencer,quelquesrecommanda)ons:

•  CréerunrépertoirepourmeJretousvosfichierspourchaqueprojet(pasdeblanc,pasd’accent,carVMDn’aimepas)

Ex:MODELISATIONVMD1,VMD2,VMD3,….

•  LesPDBn’ontpasd’infosurlesatomeshydrogène,doncsionveutparlerdeliaisonshydrogène,ilfautaupréalablerajouterlesHaveclelogicielMOLprobityparexemple

•  UneliaisonHn’existequ’entreunHaJachéàunatomeélectronéga)fA(A=N,OouF)etl’orbitalenonlianted’unatomeélectronéga)fB(B=N,OouF),telsqueA-H…Bsoientpra)quementalignésetqueHetBnesoientpastropéloigniez.

•  Leslégendesdesfiguressontaussiimportantesquelesfigureselles-mêmes.Seposertoujourslaques)onsiquelqu’unquiregardelalégende+figurevacomprendrelemessagequ’onveutfairepasser.