IMPBIO

ACI IMPBio - Projet soutenu en 2003 et 2006


Evolution in silico. Evolution de protéines: simulation et controle

http://biology.polytechnique.fr/biocomputing/impbio.html

 

Coordinateur      

Thomas Simonson

 Ecole  Polytechnique, UMR 7654 CNRS

 

poster

Objectifs initiaux

L'évolution dirigée (ED) de protéines, in vitro mais aussi in silico, a permis le développement de nouveaux ligands, catalyseurs, et biosenseurs, tout en révélant des propriétés fondamentales de l'espace des séquences.

En parallèle, le séquençage actuel de centaines de génomes permet une vision moléculaire de l'évolution naturelle---limitée toutefois aux organismes contemporains. Il devient alors pertinent d'explorer in silico certains aspects de l'évolution naturelle qui ne sont pas directement accessibles par expérience. Suivant les travaux pionniers de Eigen sur les séquences d'ARN, ainsi que de premiers travaux très récents sur les protéines, nous simulerons l'évolution `neutre' de protéines individuelles et d'ensembles de protéines en interaction. L'évolution neutre admet comme seule pression sélective le maintien de la structure native; sa dynamique prend la forme d'une marche au hasard sur un 'réseau neutre' de séquences viables. Nous analyserons la topologie et la complexité de ces réseaux; leurs échelles de temps importantes; leur robustesse par rapport à une augmentation soudaine de la taille du code génétique; le role des interactions protéine--protéine dans leur évolution, et le role de recombinaisons génétiques. Les outils nécessaires existent et sont très proches de l'ED. Aussi, nous mènerons en parallèle un travail méthodologique d'évolution dirigée, pour améliorer le traitement du solvant et l'optimisation dans l'espace des conformations. Nous appliquerons l'ED à la ré-ingénierie de la spécificité des aminoacyl-ARNt synthétases. Ces enzymes très anciens attachent un acide aminé spécifique sur un ARNt spécifique, établissant l'intégrité du code génétique. Cet exercice a donc un lien étroit avec l'évolution du code génétique. Les résultats seront vérifiés expérimentalement par les biochimistes du laboratoire. Ils seront mis en parallèle avec les résultats d'évolution simulée avec des codes de complexités variables.



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