Nouvelles approches en génomique structurale adaptées à l'étude d'interactions acides nucléiques/protéines

New approaches in structural genomics dedicated to the study of nucleoproteic complexes

• Auteur / Autrice : Laurent Thion
• Direction : Bernard Monsarrat, Monique Erard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génomique structurale
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Facteurs de croissance

Spectrométrie de masse

Relations structure-activité

Nucléoprotéines

Dichroïsme circulaire

Mots clés libres

Modélisation moléculaire

Dichroi͏̈sme circulaire

Spectrométrie de masse

Hiv

Facteurs de transcription

Résumé

Les complexes nucléoprotéiques sont des protagonistes majeurs dans la régulation de l'expression génique. L'étude des relations entre leur structure, leur dynamique d'assemblage et leur fonction bénéficie des développements récents et complémentaires de la spectrométrie de masse, de la bioinformatique et des biotechnologies. Notre objectif principal a été d'utiliser plusieurs de ces méthodologies - spectrométrie de masse MALDI Tof, modélisation par homologie et '' docking '' moléculaire - en conjonction avec le dichroi͏̈sme circulaire et différentes techniques de biologie moléculaire, afin d'éclairer des mécanismes moléculaires impliqués dans la réplication du virus du SIDA et dans la tumorigenèse de cellules nerveuses. Nous avons ainsi montré que des motifs peptidiques structuraux, dérivés d'un domaine de fixation à l'ARN de la protéine cellulaire TRBP, sont capables d'inhiber la fixation des protéines Tat et Rev de HIV sur leurs cibles respectives, les ARN TAR et RRE. Ces peptides apparaissent comme des inhibiteurs potentiels des deux grandes voies de régulation de HIV. Par dichroi͏̈sme circulaire nous avons mis en évidence un accroissement du contenu en hélice-a du facteur de transcription neuronal N Oct-3 lors de sa fixation sur des séquences ADN promotrices. Grâce à la spectrométrie de masse MALDI Tof couplée à la digestion tryptique, ce changement conformationnel a été localisé au niveau d'une boucle. Cette information structurale a été utilisée pour valider le modèle tridimensionnel du complexe entre N Oct-3 et sa cible. Nous proposons un mécanisme de fixation à un certain type de cibles-ADN qui est à la fois spécifique à N Oct-3 et critique en terme de tumorigenèse de cellules nerveuses. . .

Nucleoproteic complexes are major determinants of gene expression regulation. The analysis of the relationships between their structure, their dynamics of assembly and their function benefits from the recent and complementary developments of mass spectrometry, bioinformatics and biotechnologies. Our main objective has been to use several of these methodologies - MALDI Tof mass spectrometry, homology modeling and molecular docking - in conjunction with circular dichroism and various molecular biology techniques, to shed light on the molecular mechanisms involved in HIV replication and nervous cells tumorigenesis. We have shown that structural peptide motifs, derived from the double-stranded RNA-binding domain of the human cellular protein TRBP, are able to inhibit the binding of HIV Tat and Rev proteins on their respective TAR and RRE RNA targets. These peptides thus appear as potential mixed inhibitors of the two major regulation pathways of HIV replication. Using circular dichroism, we have shown an increase in the alpha-helical content of the DNA-binding domain of the neuronal transcription factor N-Oct3 when binding to DNA targets in neuronal promotors. MALDI-Tof mass spectrometry coupled to trypsic digestion has allowed us to locate this conformational change in a flexible loop within the domain. This structural information was used to validate the three-dimensional model of the complex between N-Oct3 and its DNA target. We suggest a mechanism which is both specific to a certain type of neuronal promotors and critical in terms of nervous cells tumorigenesis. . .