2563 articles  [version française]
Detailed view PhD thesis
Université Pierre et Marie Curie - Paris VI (2009-10-02), Dr. Thérèse Malliavin (Dir.)
Attached file list to this document: 
PDF
2009-Elodie_Laine.pdf(11.2 MB)
ANNEX
2009-Elodie_Laine.pptx(14.7 MB)
Analyse de l'activation du facteur oedémateux de Bacillus anthracis par la calmoduline, en vue de la recherche d'inhibiteurs
Elodie Laine1, 2

La virulence de la bactérie Gram+ Bacillus anthracis, responsable de la maladie du charbon, est due à la présence d'une capsule et deux toxines. Chaque toxine résulte de l'assemblage de l'antigène protecteur (PA) avec l'un des deux facteurs, létal (LF) ou oedémateux (EF), dans le cytoplasme de la cellule hôte. EF est une adénylyl cyclase, qui transforme l'ATP en AMPc de manière incontrôlée, provoquant des dérèglements cellulaires. Elle est activée par la calmoduline (CaM), impliquée dans de nombreuses voies de signalisation du calcium. Des structures cristallographiques et une étude par RMN ont montré que la stabilité du complexe EF-CaM dépend du niveau de calcium fixé à CAM. Des simulations de dynamique moléculaire du complexe, avec 0, 2 ou 4 ions calcium, ont permis de caractériser l'effet du calcium sur la plasticité conformationnelle des deux partenaires et de proposer un modèle de l'interaction EF-CaM. L'analyse conjointe des corrélations dynamiques et des influences énergétiques a fait émerger le concept de connexité du réseau de résidus comme critère de stabilité. La large transition conformationnelle induite chez EF par la fixation de CaM a été décrite, grâce à la détermination d'un chemin de réaction plausible, par modélisation moléculaire. Les conformations intermédiaires obtenues ont servi à guider la recherche rationnelle d'inhibiteurs de la toxine EF, dans le cadre d'une approche combinant méthodes computationnelles et expérimentales. Une stratégie innovante, impliquant le criblage virtuel d'une poche allostérique plutôt que du site catalytique de l'enzyme, a identifié six molécules actives, inhibant totalement l'activité de EF à des concentrations de 10-100 microM.
1:  Bioinformatique Structurale
2:  LBPA - Laboratoire de Biotechnologie et Pharmacologie génétique Appliquée
Bacillus anthracis – facteur oedémateux – calmoduline – calcium – Bacillus anthracis – facteur oedémateux – calmoduline – calcium – dynamique moléculaire – détermination de chemin de réaction – recherche rationnelle d'inhibiteurs – allostérie.

Activation of the edema factor of Bacillus anthracis by calmodulin probed by molecular dynamics simulations : a new way to find inhibitors.
The virulence of the Gram+ bacterium Bacillus anthracis, responsible for anthrax disease, is caused by a capsule and two toxins. Each toxin is formed from the assembly of the protective antigen (PA) and either the lethal factor (LF) or the edema factor (EF) in the cytoplasm of host cells. EF is an adenylate cyclase, that produces cAMP from ATP in an uncontrolled fashion, provoking severe cellular dysfunction. EF is activated by calmodulin (CaM), involved in many calcium signaling pathways. Crystallographic structures and an NMR study showed that the level of calcium bound to CaM inuences the stability of the EF-CaM complex. Molecular dynamics simulations of the complex, with 0, 2 or 4 calcium ions, enabled to characterize the effect of calcium on the conformational plasticity of each partner and to propose a model for the EF-CaM interaction. The joint analysis of dynamical correlations and energetic influences raised the concept of residue network connectedness as a stability criterion. The large conformational transition undergone by EF upon CaM binding was described through the determination of a plausible reaction path. The obtained intermediate conformations were further used to guide the rational search for inhibitors of the EF toxin, in an approach combining computational and experimental methods. An innovative strategy involving the virtual screening of an allosteric pocket instead of the catalytic site of the enzyme, identified six active compounds able to fully inhibit EF activity at concentrations of 10-100 μM.
Bacillus anthracis – edema factor – calmodulin – calcium – molecular dynamics – reaction path determination – rational search for inhibitors – allostery.