Thèse soutenue

Les protéines thermophiles : stabilité et fonction
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Auteur / Autrice : Marina Katava
Direction : Fabio Sterpone
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physiologie et biologie des organismes, populations, interactions. Modélisation moléculaire
Date : Soutenance le 14/10/2016
Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, imageries (Paris ; 2014-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de biochimie théorique (Paris ; 1997-....)
établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
Jury : Président / Présidente : Philippe Derreumaux
Examinateurs / Examinatrices : Fabio Sterpone, Philippe Derreumaux, Martin Weik, Marco Cecchini, Anne-Claude Camproux, Alessandro Paciaroni
Rapporteurs / Rapporteuses : Martin Weik, Marco Cecchini

Résumé

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La température est un paramètre crucial dans le fonctionnement du monde vivant, notamment de la machinerie moléculaire (les protéines) dont la stabilité et l’activité en dépendent sensiblement. Celles-ci sont souvent considérées comme étant équivalentes : si une protéine fonctionne, c’est qu’elle est stable, et vice-versa. Cependant, les protéines des organismes thermophiles, qui prolifèrent dans de températures élevées, sont stables à température ambiante, mais y présentent une faible activité. Cette dernière est optimale à la température de croissance de l’organisme hôte. Lorsqu’on parle de stabilité et d’activité protéique, la rigidité mécanique est souvent utilisée comme paramètre pertinent, offrant une explication simple et attractive à la fois pour la stabilité thermodynamique à haute température et au manque d’activité à des températures plus modérés. La réalité s’avère souvent plus complexe, et les mécanismes moléculaires reliant rigidité/flexibilité avec la stabilité et l’activité sont encore mal compris. Dans ce travail, nous abordons le problème au travers de trois systèmes. Nous avons examiné l’activation thermique des modes fonctionnels du domaine G de la protéine EF ainsi que les homologues mésophiles et thermophiles de la déshydrogénase Lactate/Malate. Par ailleurs, nous avons mis en évidence l’existence d’un paramètre unique (la moyenne des fluctuations atomiques) permettant d’expliquer la dynamique de la protéine lysozyme près de son point de fusion, et ce quelle que soit la nature de l’environnement autour de la protéine (qui décale le point de fusion). Nos conclusions se basent principalement sur une approche in silico où la dynamique moléculaire et des techniques d’échantillonnage améliorées sont utilisées et sont complémentées par des expériences de diffraction de neutrons