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Exposé: Présenter par : Naceredine wissem Messaoudi manel Présenter par : Nacer

Exposé: Présenter par : Naceredine wissem Messaoudi manel Présenter par : Naceredine wissem Messaoudi manel détermination des structures 3 D des Biomolécules République démocratique populaire d'Algérie Le Ministère de l'Enseignement Supérieur et la Recherche Scientifique Université Chadli Bendjedid –ELTAREF - Plan du Travail : Plan du Travail : Contents 01 Contents 02 .Contents 03 Contents 04 Quelques notions de bases SUR LES PROTIENE . C'est une séquence linaires d'acide aminées... C'est une séquence linaires d'acide aminées... Ce sont des molécules qui entrent dans la composition des protéines grâce à leur assemblage par des liaisons que l'on appelle peptidiques Ce sont des molécules qui entrent dans la composition des protéines grâce à leur assemblage par des liaisons que l'on appelle peptidiques Qu'est ce qu'une protéine? : Qu'est ce qu'un acide aminée : • Combien ya t'il d’acide aminée ? • • Les acides aminées se lient via Les Liaisons peptidiques. MACHINE LEARNING  La séquence (Backbone) peut pivoter: Angle diédral (angle entre deux plans) . Une protéine de 100 AA peut avoir 99 torsions! •Grande liberté de mouvement. Enzymes Signalisatio n cellulaire Anticorps Protéine structurelle Protéine Réserve d’énergie (glucide , lipide) ou d’information (ADN,ARN). Vien du mot grec proteios- PRIMAIRE Fo nd am ent al à la qu asi - tot alit é des pr oce ssu s cel lul air e. • Qu'est ce qu'elle fait une protéine? • Qu'est ce qu'elle fait une protéine? Qu'est ce qu'elle ne fait pas? Qu'est ce qu'elle ne fait pas? Séquence → Protéine Comment une protéine fait autant? Les protéines se replient spontanément  Prennent une forme 3D spécifique La forme dépend notamment des séquences en AA  La forme confère une fonction spécifique La fonction d'une Protéine La fonction d'une Protéine STRUCTURE 3D → FONCTION : Ce n'est pas automatique.  La détermination de la structure 3D d'une protéine ne résout pas sa fonction. Deux techniques principales permettent de déterminer la structure: Cristallographie aux rayons X Résonance magnétique nucléaire (RMN) → méthodes lourdes et beaucoup de protéines ne cèdent pas à ces méthodes.  Ensuite les structures protéiques résolues expérimentalement sont déposées dans une banque de données de structures protéiques, la « Protein Data Bank » (PDB) afin de rendre celles-ci accessibles à la communauté scientifique. Niveau d'organisation des protéines Niveau d'organisation des protéines Les structures de protéines sont souvent décrite sur 4 niveaux différents: Structure primaire. Structure secondaire. Structure tertiaire. Structure Quaternaire. Organisation Hydrophobique/ Hydrophilique . La partie Hydrophobe se trouve à l'intérieur de la protéine . Qu’est-ce qu’un modèle 3D ? Qu’est-ce qu’un modèle 3D ? Une représentation 3D d’une protéine. PDB, SAXS, ME, etc.… …sont des modèles Structure 3D et fonction Structure 3D et fonction les biologistes s’intéressent à la fonction des protéines.  la fonction d’une protéine dépend étroitement de la structure 3D.  la structure 3D est atteinte lors du repliement de la chaîne polypeptidique. la séquence spécifie d’une manière unique la structure 3D. Prédiction des structures 3D des protéines Diagramme général Prédiction des structures 3D des protéines Diagramme général Techniques de prédiction de structure 3D: Techniques de prédiction de structure 3D: MODÉLISATION PAR HOMOLOGIE : Définition : Prédiction la structure 3D d'une protéine inconnue en utilisant comme modèle, une structure 3D connue d'une autre protéine homologue. Modèle d'homologie (homology modelling) :  La séquence protéique cible est alignée sur toutes les séquences protéiques de la PDB  Si le degré d'homologie est significatif, un modèle est construit. Construction du modèle Utilisation de la protéine homologue comme "empreinte" (Template) pour déduire la structure tertiaire de la protéine inconnue Méthode la plus utilisée :  Si la protéine étudiée partage plus de 30% d'acides aminés, après alignement, avec une protéine connue, on peut supposer que ces deux séquences possèdent des structures 3D proches. La protéine connue peut alors servir d'empreinte pour construire un modèle structural de la protéine étudiée ( modélisation moléculaire ). Plus la similarité sera grande, meilleure sera la modélisation. Les étapes pour la modélisation des structures en se basant sur l'homologie : Les étapes pour la modélisation des structures en se basant sur l'homologie : Utiliser la séquence inconnue en entrée pour la recherche de structures connues de protéines.  Produire le meilleur alignement global possible de la séquence inconnue et d'une (des) séquences de références.  Positionner les carbones Cα, en prenant les coordonnées de ceux de la protéine de référence comme modèle.  Dans les régions comportant des brèches, soit dans la cible, soit dans la référence, utiliser une procédure pour modéliser les boucles, pour substituer les segments de longueur appropriée.  Ajouter les chaînes latérales au modèle du squelette  Optimiser la position des chaînes latérales (stœchiométrie)  Optimiser la structure avec une minimisation d'énergie. Prédiction basée sur l'homologie des séquences Prédiction basée sur l'homologie des séquences Limites de la modélisation par Homologie Limites de la modélisation par Homologie 1.Structure unique de protéine ne peut pas être prédite. 2. Limitation avec performances des algorithmes d'alignement utilisées. 3. Mauvaise gestion de positionnement des chaînes latérales. 4. Difficulté de modéliser les régions des nœuds. 5. Si le choix du modèle n'est pas le meilleur. le threading le threading RECONNAISSANCE DE REPLIEMENTS (THREADING) :  Utilisée lorsque la modélisation par homologie a échoué.  Alignement de la séquence cible sur des modèles de repliements.  Fondée sur les propriétés hydrophobes des résidus. Méthode moyennement utilisée MÉTHODOLOGIE :  Séquence cible déplacée position par position sur la structure.  Le repliement est modelé par calcul de paires interatomiques pour aligner la séquence sur le Backbone de l'empreinte.  Optimisation du modèle par minimisation pseudo énergétiques.  L'alignement le plus stable énergétiquement est considéré comme le plus favorable.  Nécessite des calculs intensifs. (modélisation par enfilage ou repliement) (modélisation par enfilage ou repliement) Score = Énergie libre + Force électrostatique Usage des profils 3D Usage des profils 3D  Les profils 3D sont utilisés dans la recherche de similarité de structures/coude pour des protéines inconnues.  Les profil 3D peuvent être utilisés dans l'évaluation des modèles prédits .  Les profils 3D peuvent être utilisé pour prédire des structures par l'alignement de de séquences avec une librairie de profils 3D (Threading structure prédiction). Quelques banques de données expérimentales PROTEIN DATA BANK OU PDB Définition : Est une collection mondiale de données sur la structure tridimensionnelle (ou structure 3D) de macromolécules biologiques : protéines, essentiellement, et acides nucléiques. uploads/Ingenierie_Lourd/ expose-bioinfo.pdf