Thèse soutenue

Modélisation et calculs d'énergie libre de liaison standard d'objets biologiques complexes

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Auteur / Autrice : Marharyta Blazhynska
Direction : Christophe ChipotFrançois Dehez
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie
Date : Soutenance le 16/10/2023
Etablissement(s) : Université de Lorraine
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale C2MP - Chimie mécanique matériaux physique (Lorraine ; 2018-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique et de Chimie théoriques (Nancy ; Metz)
Jury : Président / Présidente : Elise Dumont
Examinateurs / Examinatrices : Christophe Chipot, François Dehez, Nathalie Reuter, Antonio Monari, Hervé Minoux
Rapporteurs / Rapporteuses : Nathalie Reuter, Antonio Monari

Résumé

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Pendant ma thèse, j'ai consacré mes recherches à l'analyse des calculs d'énergie libre de liaison absolue dans des complexes protéine-ligand. J'ai utilisé des approches basées sur la dynamique moléculaire, intégrant des restreintes telles que les itinéraires alchimiques et géométriques. Mon travail comprenait l'étude de trois complexes protéine-ligand distincts, contribuant ainsi à l'évaluation du logiciel BFEE2 pour l'automatisation de ces calculs. En poursuivant mes investigations, j'ai appliqué cette méthodologie aux interactions protéine-protéine, qui impliquent des phénomènes de reconnaissance et d'association plus complexes. J'ai examiné un exemple spécifique : un dimère d'insuline porcine dans lequel la dimérisation était induite par des interactions hydrophobes à l'interface des monomères. Ensuite, j'ai comparé les résultats des estimations d'énergie libre obtenus par calcul avec les données expérimentales correspondantes. Pour approfondir ma compréhension des calculs d'énergie libre de liaison dans les complexes protéine-ligand et protéine-protéine, j'ai réalisé une recherche méthodologique. J'ai évalué la robustesse de la méthode géométrique par rapport à une version simplifiée, où les degrés de liberté supplémentaires étaient maintenus non restreints lors de la séparation physique des partenaires. Après avoir démontré l'exactitude de la méthode géométrique, j'ai élargi son application à la prédiction et à l'évaluation des affinités de liaison des variants du SARS-CoV-2 en interaction avec un récepteur humain et des anticorps. De plus, j'ai exploré des stratégies visant à accélérer les calculs en utilisant l'option MTS disponible dans le module Colvars, avec ou sans l'astuce d'HMR. En ajustant les paramètres de Colvars, j'ai réussi à obtenir une accélération des calculs presque triplée, sans compromettre la précision des calculs d'énergie libre de liaison.