Etude par modélisation moléculaire de la stabilité et de la dynamique du complexe SNARE impliqué dans la fusion membranaire

Molecular modelling of the SNARE complex involved in membrane fusion : stability and dynamics.

• Auteur / Autrice : Marie-Pierre Durrieu
• Direction : Richard Lavery
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biophysique moléculaire
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés libres

Complexe SNARE

Fusion membranaire

Dynamique moléculaire

Simulations atomiques

Insertion du domaine transmembranaire de la v-SNARE

Simulations « gros-grain ».

Résumé

Le complexe SNARE est impliqué dans la fusion membranaire intracellulaire : sa formation entre des protéines liées aux vésicules (v-SNAREs) ou à la membrane cible (t-SNAREs) permettrait de surmonter la répulsion entre deux membranes. Des simulations atomiques par dynamique moléculaire ont été effectuées sur la tresse de quatre hélices qui constitue le coeur du domaine soluble du complexe SNARE neuronal. Ces simulations mettent en exergue l'extrême stabilité de la tresse. Une analyse structurale détaillée, prenant en compte la structuration en couches hydrophobes de la tresse, révèle un réseau dense de ponts salins et de liaisons hydrogène qui maintient le complexe. Nos résultats, en très bon accord avec des données structurales expérimentales, apportent également un éclairage nouveau. L’insertion de la v-SNARE dans la membrane vésiculaire a ensuite été étudiée par des simulations « gros-grain », dans le cadre du débat sur l’enfouissement de la région juxtamembranaire de la v-SNARE. Nos simulations indiquent trois topologies d’enfouissement, parmi lesquelles nous retrouvons les deux profils obtenus par Shin et coll. Dans leurs expériences RPE

The SNARE complex is involved in intracellular membrane fusion : its assembly from proteins bound to vesicles (v-SNAREs) and to the target membrane (t-SNAREs) may allow to overcome the repulsion between the two membranes. Atomistic molecular dynamics simulations were performed on the four-helix bundle constituting the soluble core domain of the neuronal SNARE complex. These simulations highlight the extreme stability of the bundle. A detailed structural analysis, taking into account the hydrophobic layer organization, reveals a dense network of salt bridges and hydrogen bonds maintaining the complex. Our results, which are in very good agreement with experimental structural data, shed new light on the interpretation of experimental results. The insertion of the v-SNARE transmembrane domain into the vesicular membrane was then studied by coarse-grained simulations. Our results contribute to the debate concerning the burying of the v-SNARE juxtamembrane region. Our simulations indicate three different insertion topologies, among which the two profiles obtained by Shin et al. In their EPR studies