John J. Portman. Université d’État de Kent. Recherche

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Nous développons des méthodes théoriques pour révéler les mécanismes contrôlant les changements conformationnels dans les protéines pertinentes pour la fonction biologique. Nous sommes particulièrement intéressés à décrire la thermodynamique et la cinétique d’ensembles de conformation partiellement ordonnés au niveau des résidus.

Repliement des protéines

Les protéines se replient dans les structures tridimensionnelles essentielles à la fonction biologique. La compréhension moderne de cette auto-organisation moléculaire passe par la recherche diffusive d’un paysage énergétique en forme d’entonnoir. La théorie du paysage énergétique fournit le cadre général pour comprendre la physique sous-jacente à ce qui fait des protéines des macromolécules uniques. Pourtant, tester les théories de repliement des protéines nécessite une comparaison avec des expériences de protéines individuelles. Nous développons des modèles pour comprendre comment les protéines individuelles se replient. En particulier, nous nous intéressons à caractériser le mécanisme contrôlant la cinétique de repliement des protéines en termes d’ensembles structuraux partiellement ordonnés. Les sujets récents incluent: la coopérativité dans les protéines de repliement à deux états, décrivant le repliement en termes d’évolution de la densité spatiale des noyaux partiellement repliés (ensembles d’états de transition), et les signatures cinétiques du repliement et du dépliement descendants.

Transitions allostériques entre conformation méta-stable

La clé pour comprendre la fonction biologique d’une protéine repliée réside souvent dans sa flexibilité structurelle et sa dynamique conformationnelle. La flexibilité donne aux protéines la capacité de répondre à ses environnements cellulaires et à d’autres biomolécules telles que les protéines, l’ADN ou les membranes par le biais de changements conformationnels induits par la liaison. Nous développons actuellement des modèles généraux inspirés des travaux sur le repliement des protéines pour comprendre les mécanismes contrôlant ces changements conformationnels. L’objectif initial est d’explorer l’influence de la flexibilité conformationnelle sur la cinétique de transition structurelle, l’affinité de liaison et la cinétique des protéines de liaison aux ions métalliques telles que la calmoduline.

Pliage et reliure couplés

L’exemple le plus extrême de changement de conformation dû aux interactions avec d’autres molécules est peut-être lorsque le pliage et la liaison sont concomitants. Ici, la molécule de protéine est largement dépliée jusqu’à ce qu’elle interagisse avec son partenaire de liaison. La surface moléculaire qui induit le repliement peut être une autre protéine repliée, de l’ADN ou une membrane fluide. Nous sommes particulièrement intéressés par une compréhension plus approfondie des avantages cinétiques et thermodynamiques associés à une liste en croissance rapide de protéines dépliées nativement.


Source de la page: http://www.personal.kent.edu/~jportman/research.html
Traduit par Jean-Etienne Bergemer

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