Lien provisoire : http://forum.boinc-af.org/index.php/topic,4662.msg305183.html#msg305183
Dans la nature, une variété de méthodes ont été développées pour permettre à de nombreux organismes de survivre dans des conditions extrêmes telles que, par exemple, des températures élevées, une forte pression ou la concentration élevée en sel. Une de ces méthodes est l'utilisation d’osmolytes, des petites molécules présentes même dans des concentrations très élevées dans le fluide cellulaire. Parmi ces cosolvants dans la nature, ils y a deux catégories: osmoprotecteur qui stabilise la structure native de la protéine et dénaturant qui, au contraire, déstabilise la structure.
Le mécanisme d'action de ces molécules reste assez controversé. En fait, des effets directs ont été observés dans lesquels le cosolvant agit directement en se liant à des sites spécifiques de la protéine, mais on a observé aussi des effets indirects dans lesquels le cosolvant agit sur le solvant en changeant sa structure et ses propriétés, ce qui affecte à son tour la protéine en la stabilisant ou pas.
L'utilisation des osmoprotecteurs et de la dénaturation dans l'étude de la stabilité des protéines, à la fois expérimentalement et in silico, est très commun. En particulier, les dénaturants, comme l'urée, sont largement utilisés pour étudier la stabilité des protéines, l'effet des mutations sur la stabilité et les processus de dénaturation. Les études liées aux osmoprotecteurs sont axées sur la recherche de molécules qui se comportent comme osmoprotecteurs et qui ont des effets sur ces protéines. Particulièrement étudié, on retrouve le composé glycine bétaïne dans plusieurs espèces de bactéries capables de survivre dans des conditions extrêmes, qui sont largement utilisés dans les simulations pour l'étude des osmoprotecteurs. D'autres molécules connues comme osmoprotecteurs : quelques polyalcools tels que le tréhalose, certains acides aminés tels que la proline et les bétaïnes dont la glycine bétaïne précitée.
L'objectif de ce projet est le développement d'une méthode de calcul permettant de déterminer si une molécule a un effet osmoprotecteur ou dénaturant, basée sur des données obtenues sur l'énergie libre dans le processus de dépliage de certains modèles polypeptides.
Les résultats attendus de cette phase devraient être les suivants:
étant donnée une certaine quantité de variation d'énergie libre pour le dépliage du polypeptide dans l'eau seule, nous nous attendons à une valeur de la variation d'énergie libre plus grande dans les cas où le peptide a été testé en présence de l’osmoprotecteur et moins en présence du dénaturant. L’osmoprotecteur devrait en fait augmenter la stabilité, et ainsi diminuer l'énergie libre, de l'état plié ce qui correspondrait à cette augmentation de la variation d'énergie libre entre l'état plié et déplié, tandis qu'un dénaturant devrait diminuer la stabilité de l'état plié et donc diminuer la variation de l’énergie libre.
Il y a deux polypeptides étudiés : une épingle bêta et la protéine 1L2Y. Le bêta-épingle a été choisie comme dans l'exemple du bêta-feuille de la structure secondaire (longueur: 16 acides aminés). La protéine 1L2Y au contraire a été choisie comme exemple d'hélice alpha. Caractéristiques spéciales de cette protéine, appelée aussi «TPR-cage», est le fait que, bien que très petite (seulement 20 acides aminés), elle possède une structure tertiaire définie.
Quatre cosolvants sont utilisés : glycine bétaïne (GBE) et ectoine (ECT) comme osmoprotecteurs, urée (URE) et chlorure de guanidinium (GUA) comme dénaturants. Les quatre composés sont assez standards, largement utilisés pour des études dans ce domaine, tant informatiques qu’expérimentales.
Les techniques de calcul qui sont utilisées pour calculer l'énergie libre du dépliage sont, pour l'instant, l'échantillonnage et l'équation égide de Jarzynski.