Le remplacement moléculaire

Pr Eric Chabrière

Au début, les phases ne sont pas disponibles.

L'idée est d'utiliser les phases d'un modèle pour calculer avec les facteurs de structures mesurée des carte de densité électronique.

C'est souvent la méthode la plus simple et la plus rapide à tester

Il y a 4 étapes pour résoudre une structure par remplacement moléculaire

-choix et construction du modèle

-Orientation du modèle dans la maille (fonction de rotation)

- position du modèle (fonction de translation)

- construction et affinement de la structure

Le remplacement moléculaire

choix et construction du modèle

On peut utiliser une structure comme modèle si la structure a déjà été résolue (complexe).

Les protéines sont regroupé par famille topologique. Si l'identité de séquence est >30% on peut supposer que les 2 structure auront une topologie proche

Les programme de prédiction structurale (ex PHYRE). sont très bon et peuvent proposer des modèles similaire qui ont déjà été résolue malgré une faible homologie.

Si on ne trouve pas de solution pour la remplacement moléculaire on peut travailler le modèle.

Ce qui n'est pas avec nous est contre nous.

Si l'identité de séquence est faible, on peut muter le modèle on peut transformé le modèle en une chaine polyalanine.

Avec les alignement de séquence (bioinformatique), on peut enlever des zones agités, qui sont différentes,….

Si la protéine semble flexible, on peut couper le modèle en morceau.

Le choix du modèle est cruciale.Tester les modèle ne coute pas cher (informatique)

Orienté le modèle dans la mailleFonction de rotation

On va trouver l'orientation du modèle dans la maille grâce à la fonction de Patterson

Dans la maille, il y a le motif (la protéine) et ses symétries cristallographiques.Dans la fonction de Paterson ont va trouver -les vecteurs intramoléculaires (atomes appartenant au même motif)- Les vecteurs intermoléculaire (atomes appartenant à différent motifs)

Vecteurs intramoléculaires

Vecteurs intermoléculaires

Les vecteurs intramoléculaires sont ne sont sensibles que à l'orientation de la molécule

Les vecteurs intermoléculaires sont sensibles à l'orientation et à la position de la molécule

Les vecteurs intramoléculaire peuvent servir à trouver l'orientation de la molécule dans la maille

Paterson

Les vecteurs intramoléculaires sont plus nombreux à courte distance du centre.On coupe la Patterson à une distance déterminée (dépendent de la taille de la protéine, ~15-20Å)

Modèle.

On fait tourner le modèle (par pas de 5°) et on compare (corrélation) la fonction de Paterson calculée pour chaque orientation avec la Paterson obtenu avec les données

Paramètres influençant la fonction de rotation

-le modèle

-La résolution pour le calcul de la fonction de Patterson (3-5Å)

-Le rayon d'intégration

Normalement la rotation qui a a la meilleur corrélation donne l'orientions du modèle dans la maille.

Pb: -il y a les vecteur intermoléculaires qui bruitent les donnée -le modèle n'est pas parfait.

C'est pourquoi, on utilise les meilleurs solutions de rotations pour chercher la fonction de translation.

La facteur de corrélation n'est pas toujours indicatifs (20-30%). Un décrochage dans les solution est un bon indicateurs que la fonction de rotation a été trouvé.

La fonction de translation

Pour chaque orientation sélectionné, on va tester toute les position dans la maille

Pour chaque position, on calcul la transformée de Fourier (Fmod, mod)

On peut calculer la corrélations des cartes de Patterson calculé à partir des données expérimentale et avec les facteur de structure du modèles placé.

On peut aussi calculé un facteur d'accord

lkh

lkhlkh

N

calFFR

,,

,,,, mod

Ce facteur doit être le plus bas possible. En principe Ok si < à 40%

Plusieurs modèle dans la maille

Parfois, on veut résoudre la structure d'un complexe, plusieurs macromolécules.Parfois, il peut y avoir plusieurs copie de la molécule dans l'unité asymétrique.Physiologique (multimère) ou non.Il faut bien étudier le cristal avant (volume de Mathews et self Paterson)

Si il y a plusieurs molécule dans l'unité asymétrique.Le facteur d'accord n'a pas une grande signification, car on compare un modèle partiel avec un modèle complet. Il vaut mieux utiliser les programme qui utilisent le maximum de vraisemblance.On place les modèles un par un

A la fin un affinement, est effectué

vérifications

A la fin, un affinement est effectué

Vérification des carte de densité, Fourier différences

cartes continues

On doit voir des zones absente du modèle

On doit voir des zones fausses

Facteur d'accord <40%

Autres facteurs

Z-score (Plus précis que R)

Clash dans la le packing

Attention à certains groupes d'espaces

A partir des données, il n'est pas possible de discriminer certains groupe d'espace.Ex P41 et P43,P61 et P65… qui sont miroir l'un à l'autre

Parfois, on n'est pas sur du groupe d'espace.

Il ne faut pas à tester d'autres groupes si, on trouve pas de solution

P61 P65

Exemple avec 2 molécules