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Protein signalling pathways elucidated via novel correlation analysis of molecular dynamics simulations

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Simuler la signalisation protéique

La dynamique moléculaire est de plus en plus utilisée pour simuler et prévoir le comportement des molécules biologiques. Une équipe de chercheurs financée par l'UE l'a utilisée pour élucider les voies intra-protéiques et les mécanismes moléculaires impliqués dans la signalisation.

Santé

Les voies de transduction du signal permettent aux cellules de répondre à des stimuli externes tels que des hormones, des neurotransmetteurs ou des facteurs de croissance. Normalement, ces molécules s'associent avec des récepteurs membranaires et initient une cascade d'événements intracellulaires conduisant à l'activation de gènes, à la prolifération cellulaire ou à la chimiotaxie. Le dérèglement des voies de signalisation conduit souvent à des maladies comme le cancer ou les problèmes neurologiques. La transduction des informations par une seule protéine est nommée l'allostérie. Elle résulte de changements dans la forme et l'activité de la protéine, sous l'effet d'un ligand moléculaire. Pour les protéines allostériques, il est clair que les corrélations entre des sites distants sont codées dans la matrice protéique. Cependant, les connaissances sur ce sujet sont limitées. Le projet Protsign («Protein signalling pathways elucidated via novel correlation analysis of molecular dynamics simulations») a donc utilisé la dynamique moléculaire pour étudier deux catégories importantes de protéines de signalisation, les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) et les protéines présentant des domaines PDZ. Les techniques de dynamique moléculaire ont permis de tester la souplesse structurelle des protéines et de simuler les transitions spontanées de protéines allostériques. Les simulations de dynamique moléculaire ont également servi pour déterminer la perméabilité de solutés à travers les membranes biologiques, un processus très important en termes de biophysique, de physiologie et de pharmacologie. La même méthode s'est avérée utile pour étudier la chimie des aérosols d'eau de mer, et comment les ions véhiculés par les gouttelettes d'eau ont un rôle important dans la chimie de l'atmosphère. Protsign a démontré la possibilité d'utiliser les méthodes de dynamique moléculaire pour simuler divers processus, notamment afin de prédire le comportement allostérique de certaines protéines. Ceci facilitera l'étude des mécanismes moléculaires impliqués dans la transduction du signal, avec une importante signification en sciences et médecine.

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