Percée dans la conception de structures protéiques complexes entièrement α

Une équipe de chercheurs a développé une méthode innovante pour concevoir des protéines entièrement α complexes, caractérisées par leurs hélices α disposées de manière non uniforme, comme on le voit dans l'hémoglobine. En utilisant leur nouvelle approche, l’équipe a réussi à créer cinq structures protéiques uniques entièrement α, chacune se distinguant par ses arrangements complexes d’hélices α. Cette capacité recèle un immense potentiel dans la conception de protéines fonctionnelles.

Cette recherche a été publiée dans la revue Nature Biologie structurale et moléculaire.

Les protéines se replient en structures tridimensionnelles uniques basées sur leurs séquences d’acides aminés, qui dictent ensuite leur fonction. Bien que des progrès significatifs aient été réalisés dans la conception de protéines de novo, la capacité de concevoir des protéines entièrement α complexes, dans lesquelles les hélices α ne sont pas disposées en parallèle au sein des structures tridimensionnelles, faisait défaut.

“Les protéines conçues artificiellement présentent pour la plupart des structures simples, mais la nature nous présente des” conceptions “compliquées”, a déclaré le professeur Nobuyasu Koga du Centre de recherche exploratoire sur la vie et les systèmes vivants (ExCELLS) des Instituts nationaux des sciences naturelles (NINS). Cette lacune a conduit l’équipe à rechercher une méthode permettant de concevoir des protéines all-α aussi complexes.

L’équipe a commencé par examiner les structures déposées dans la Protein Data Bank (PDB) et a identifié 18 motifs typiques d’hélice-boucle-hélice. Ils ont ensuite démontré qu’un large spectre de structures tertiaires de protéines entièrement α, allant du simple au compliqué, peut être généré par ordinateur en combinant ces motifs typiques identifiés et les hélices α canoniques.

“Il est surprenant qu'un ensemble aussi diversifié de structures protéiques entièrement α puisse être généré simplement en combinant des composants typiques ou canoniques de protéines naturelles”, a déclaré le Dr Koya Sakuma, ancien doctorant. étudiant à SOKENDAI (Université supérieure d'études avancées).

L’équipe a sélectionné cinq protéines entièrement α uniques, chacune dotée de cinq ou six hélices α et se distinguant par leurs arrangements spatiaux complexes, à partir des structures générées par ordinateur. Ils ont ensuite réalisé une conception de novo de séquences d’acides aminés capables de se replier dans les cinq structures protéiques all-α sélectionnées.

Les résultats expérimentaux étaient remarquables. “Les structures issues du processus de détermination de la structure présentent des formes complexes, qui correspondent parfaitement aux structures conçues par ordinateur”, a déclaré le Dr Naohiro Kobayashi, chercheur principal au RIKEN.

Grâce à cette méthode développée, il est désormais possible de créer des protéines entièrement α aux formes complexes. Les fonctions des protéines dépendent intrinsèquement de leurs structures tridimensionnelles.

Si nous pouvons concevoir des protéines aux formes complexes, cela augmente le potentiel de construction de sites fonctionnels en leur sein. Cette recherche révolutionnaire ouvrira la voie à la création de nouvelles protéines fonctionnelles, qui contribueront aux soins de santé et aux sciences de la vie.