Études analytiques de la structure et de la dynamique des protéines en solution à partir des couplages dipolaires résiduels

Analytical studies of the structure and the dynamics of proteins in solution from residual dipolar couplings

• Auteur / Autrice : Guillaume Bouvignies
• Direction : Martin Blackledge
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique pour l’instrumentation
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

Comprendre la relation qui existe entre structure, dynamique et fonction des biomolécules constitue des défis majeurs de la biologie structurale d'aujourd'hui. Oe toutes les techniques sensibles aux propriétés dynamiques des biomolécules, la RMN occupe une place de choix, car elle permet de caractériser Ies fluctuations conformationnelles au niveau atomique et sur des échelles de temps très variées. Les couplages dipolaires résiduels (ROC) mesurés en milieu faiblement orientant représentent des observables particulièrement puissantes pour étudier la conformation des protéines, mais aussi des sondes très sensibles aux mouvements locaux sur des échelles de temps importantes pour la biologie - jusqu'à la milliseconde. Oans ce travail de thèse, plusieurs approches analytiques ont été développées afin de permettre la caractérisation structurale et dynamique de la chaîne principale des protéines à très haute résolution à partir des ROC. Ces méthodes ont notamment permis d'identifier au sein de la protéine G un réseau de mouvements lents et corrélés à l'échelle du feuillet-Il L'observation de ces modes de mouvements se propageant à travers les liaisons hydrogènes pourrait avoir de réelles implications dans la compréhension des phénomènes de transfert d'information au sein des protéines

Understanding the existing link between structure, dynamics and function of biomolecules constitutes one of the major challenges of structural biology. Amongst ail the techniques sensitive to biomolecular motions, NMR is established as a method of choice due to its capacity to characterise conformational fluctuations at the atomic level and within a large timescale. Residual dipolar couplings (ROCs) measured in weakly alignment media represent particularly powerful observables for the study of protein conformation, but are also very sensitive probes of local motions involved in functionally important processes - up to the millisecond range. Ln the present thesis, several analytical approaches have been developed for the high resolution determination of protein backbone structure and dynamics from ROCs. The methods identify the presence of a long range network of slow correlated motions within the j3-sheet of protein G. The existence of these slow motional modes extending across the entire sheet carries clear implications for understanding the mechanisms of long range signal propagation in proteins.