Étude de la spécificité de substrat de l'enzyme DFR par modélisation moléculaire

Study of the substrate specificity of the DFR enzyme by molecular modeling

• Auteur / Autrice : Lucas David
• Direction : Serge Antonczak
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Doctorat chimie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ICN - Institut de Chimie de Nice

Mots clés

Mots clés libres

Modélisation Moléculaire

Chimie théorique

Spécificité enzymatique

Flavonoïdes

Molecular Modeling

Theoretical Chemistry

Enzymatic SpecificityEnzymatic Specificity

Flavonoids

Résumé

Les composés de la famille des polyphénols, et plus particulièrement de la famille des anthocyanes, sont produits au sein des plantes à la suite de cascades enzymatiques. Ils sont importants pour les plantes car leur nature peut changer la couleur de celles-ci, et dans le cadre général du changement climatique les rendre plus résistantes aux UV. Au sein de cette cascade enzymatique, l'enzyme DFR (dihydroflavonol 4-réductase) joue un rôle clef. L'enzyme DFR catalyse la réduction des dihydroflavonols en leucoanthocyanidines. Les DFR de différents organismes végétaux ont montré des spécificités de substrat qui seraient apparemment liées à de subtiles mutations de la séquence d'acides aminés. De nombreuses études ont été menées sur ce type d'enzyme, mais il n'existe pas encore de compréhension systématique de la façon dont cette spécificité est déterminée au niveau moléculaire. Ce projet vise à élucider les bases de la spécificité de l'enzyme DFR et de sa relation structure-fonction. Ces travaux nécessiteront un large spectre d'approches théoriques : méthode de reconstruction par homologie, méthodes de docking, simulations de dynamique moléculaire, calculs de chimie quantique et possiblement simulations de type QM/MM. La possible prise en compte de l'influence de l'environnement protéique pourra imposer l'utilisation de méthode de docking protéine/protéine. Les échanges avec les collaborateurs (T. U. Wien, Autriche) seront prépondérants dans le choix des approches à appliquer.

Compounds of the polyphenol family, and more particularly of the anthocyanin family, are produced within plants through enzymatic cascades. They are important for plants because their nature can modify the color of these, and in the general context of climate change make them more resistant to UV. Within this enzymatic cascade, the enzyme DFR (dihydroflavonol 4-reductase) plays a key role. The DFR enzyme catalyzes the reduction of dihydroflavonols into leucoanthocyanidins. DFRs from different plant organisms showed substrate specificities apparently related to subtle amino acid sequence mutations. Many studies have been conducted on this type of enzyme, but there is not yet a systematic understanding of how this specificity is determined at the molecular level. This project aims to elucidate the basis of the specificity of the DFR enzyme and its structure-function relationship. This work will require a wide spectrum of theoretical approaches: homology reconstruction method, docking methods, molecular dynamics simulations, quantum chemistry calculations and possibly QM/MM type simulations. The possible consideration of the influence of the protein environment may require the use of protein/protein docking method. Exchanges with our collaborators (T. U. Wien, Austria) will be preponderant in the choice of approaches to be applied.