Determination de l'orientation des helices transmembranaires dans leur faisceau par l'analyse statistique de leurs sequences

Using statistical sequence analysis to orient the helices in the transmembrane -helical bundles

• Auteur / Autrice : Nicolas Ugolin
• Direction : Jean-Luc Popot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques et fondamentales appliquées. Psychologie
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Les helices constituant les regions transmembranaires des proteines membranaires integrales sont generalement situees a l'interface de deux environnements : le milieu lipidique et l'interieur de la proteine. Cette asymetrie d'environnement est liee a une asymetrie de distribution et de conservation des residus entre les faces de l'helice tournees vers les deux environnements. Dans ce travail, nous avons cherche a mettre en evidence, pour une famille de proteines, le signal lie a la difference de distribution des residus entre les deux faces de l'helice. Ce signal sera alors utilise pour determiner l'orientation de l'helice dans son faisceau. Les echelles d'hydrophobie ou de propension disponibles dans la litterature, utilisees pour caracteriser cette asymetrie se sont revelees peu performantes. Nous avons alors calcule un jeu de coefficients de propension, specifiques a de chaque segment transmembranaire, detectant au mieux l'asymetrie. A l'aide de ces coefficients, une sequence consensus est etablie, representant la moyenne de propension des acides amines a chaque position de l'alignement de sequence du segment transmembranaire considere. Cette sequence consensus permet d'amplifier les signaux communs aux sequences, l'hypothese etant faite que les segment homologues adoptent des orientations semblables. La sequence consensus est enfin utilisee pour determiner la participation de chaque position au signal d'asymetrie observe, ce qui permet de calculer l'orientation de l'helice dans son faisceau. Parallelement, nous avons developpe une methode permettant de determiner le couple de faces presentant la plus grande asymetrie de conservation sur le segment transmembranaire organise en helice , et de relier cette asymetrie de conservation a une orientation. La concordance des predictions basees sur la propension et la conservation conduit generalement a une orientation compatible avec les donnees experimentales pour les proteines etudiees (bacteriorhodopsine, recepteurs couples aux proteines g et centre reactionnel photosynthetique).