Exploration in silico d'une mini spectrine, l'α-actinine : dynamique et interactions

Computational exploration of a mini spectrin, alpha-actinin : dynamics and interactions

• Auteur / Autrice : Lory Montout
• Direction : Catherine Etchebest
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Bioinformatique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Actine

Ions

Dynamique moléculaire

Cytosquelette

Résumé

La superfamille des spectrines est un groupe important de protéines du cytosquelette. Bien qu'ayant des fonctions très différentes, les membres de cette famille partagent un niveau surprenant d'homologie structurale, et sont composés de domaines conservés tels que les répétitions spectrines, les domaines CH de liaison à l'actine et les mains EF. Jusqu'à présent, des études ont porté sur les propriétés mécaniques de 2 à 3 unités répétitives de la spectrine ou sur le "rod domain" de l'alpha-actinine, sans tenir compte du rôle potentiel des domaines globulaires. Dans ces travaux de thèse, la mécanique du modèle de l'alpha-actinine entière a été examinée. Dans un premier temps, une étude hiérarchique par analyse de modes normaux du domaine central de l'alpha-actinine a été réalisée afin d'évaluer l'effet de l'organisation 3D des répétitions sur la mécanique du système. Le développement d'un outil d'analyse spécifique a permis de caractériser finement la nature des mouvements. L'impact des domaines globulaires sur ces propriétés mécaniques a aussi été exploré. Dans un second temps, l'influence de la concentration ionique sur la flexibilité du "rod domain" a été examinée. Nous montrons ainsi que : les caractéristiques structurales du "rod domain" lui confèrent ses propriétés mécaniques uniques ; les domaines globulaires modifient le comportement mécanique de la fibre ; l'écrantage des charges à la surface du "rod domain" par les ions modifie sa flexibilité. Cette étude ouvre la voie vers l'extrapolation des caractéristiques mécaniques de l'alpha-actinine aux autres membres de la superfamille des spectrines.

The spectrin superfamilly is a large group of cytoskeletal proteins. Although they have very different functions, the members of this family share a surprising level of structural homology and are composed of conserved domains such a spectrin repeats and globular actin binding domains and EF hands. So far, studies have focused on the mechanical properties of 2 to 3 repetitive units of spectrin or the rod domain of the alpha-actinin, regardless the potential role of the globular domains. In this thesis work, the mechanical model of the entire alpha-actinin was examined. Initially, a hierarchical study by normal modes analysis of the central domain of the alpha-actinin was performed to evaluate the effect of the 3D organization of the repeats on the mechanics of the system. The development of a specific analysis tool allowed us to finely characterize the nature of movements. The impact of the globular domains on these mechanical properties was also explored. In the second part of this work, the influence of ion concentration on the flexibility of the rod domain was discussed. We thus show that : the structural characteristics of the rod domain give it its unique mechanical properties, and the globular domains alter the mechanical behaviour of the fibre ; the screening of charges on the surface of the rod domain by ions changes its flexibility. This study opens the way to the extrapolation of the mechanical properties of alpha-actinin to the other members of the superfamily of spectrin.