Un nouvel outil de calcul permet de prédire les sites fonctionnels clés dans les protéines en fonction de la structure – Technoguide

Une nouvelle technologie qui utilise la structure d’une protéine pour prédire le câblage interne qui contrôle la fonction et la dynamique de la protéine est maintenant disponible pour les scientifiques. L’outil, développé par des chercheurs de Penn State, peut être utile pour l’ingénierie des protéines et la conception de médicaments.

Nikolay Dokholyan, professeur de pharmacologie au Penn State College of Medicine, et le chercheur postdoctoral Jian Wang ont créé un algorithme appelé Ohm qui peut prédire les sites allostériques dans une protéine. Ce sont des endroits où les protéines sont particulièrement sensibles pour relayer certaines modifications de leur structure et de leur fonction sous l’effet de stimuli externes, notamment d’autres protéines, de petites molécules, de l’eau ou des ions. La signalisation au niveau et entre les sites allostériques des protéines régule de nombreux processus biologiques.

Selon Dokholyan, la capacité d’Ohm à prédire les sites allostériques dans les protéines peut être utile pour développer des thérapies ciblées pour certains états pathologiques. Il a déclaré que de nombreux médicaments sur le marché, tels que les récepteurs GPCR (G Protein-Coupled Receptor), peuvent provoquer des effets secondaires involontaires car ils ciblent des protéines dont la structure est similaire à leur cible.

“Les médicaments conçus pour cibler des sites allostériques spécifiques sur une protéine d’intérêt peuvent, espérons-le, éviter les effets secondaires causés par des médicaments qui ciblent des protéines similaires”, a déclaré Dokholyan. “Ohm peut être utile pour les chercheurs biomédicaux cherchant à identifier des sites allostériques dans des protéines qui jouent un rôle clé dans les processus biologiques de certaines maladies.”

Les protéines remplissent des fonctions essentielles dans le corps et sont construites à l’aide d’un code génétique inscrit dans l’ADN d’une personne. Chaque protéine est construite à l’aide de séquences de 20 acides aminés différents.

Wang et Dokholyan ont émis l’hypothèse que les forces physiques des interactions entre les atomes qui composent les acides aminés leur permettraient de prédire les voies et sites allostériques dans les protéines. Ohm a été conçu pour tenir compte des interactions entre les atomes et identifie les zones de densité dans les protéines pour prédire les voies et les sites allostériques dans les protéines.

“Dans une structure cristalline, les atomes sont espacés uniformément et l’énergie y circule de manière uniforme”, a déclaré Dokholyan. “Les structures des protéines sont hétérogènes, donc l’énergie les traversera dans les régions où les atomes sont plus densément regroupés. Ohm identifie les régions et les voies de densité atomique qui lui permettent de prédire les sites allostériques dans les protéines.”

Ils ont testé la fonctionnalité du programme en entrant les données génétiques de 20 protéines avec des sites allostériques connus pour voir si le programme prédirait avec précision les mêmes taches. Les résultats de l’analyse, publiés dans Nature Communications, ont montré qu’Ohm a identifié plusieurs des mêmes sites allostériques que ceux prédits à partir de méthodes et d’expériences précédentes.

Dokholyan, membre du Penn State Cancer Institute, a déclaré qu’Ohm pouvait analyser les chemins allostériques dans n’importe quelle protéine et que les chercheurs pouvaient accéder à l’outil via un serveur sur le site Web de son laboratoire.

«Les chercheurs du monde entier peuvent utiliser Ohm pour prédire les sites et les voies allostériques dans leur protéine d’intérêt», a déclaré Wang. “Cet outil sera essentiel pour l’avenir du développement de médicaments allostériques qui cherchent à réduire les effets secondaires indésirables grâce à un ciblage spécifique.”

Source de l’histoire:

Matériel fourni par Penn State. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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