A l’heure actuelle, seule une dizaine de protéines MIFs ont pu être cristalisées pour déterminer leur structure 3D [26, 31, 33, 34, 36]. Basé sur ces structures confirmées, les logiciels Phyre2 et Swiss - Model ont été employés pour prédire la structure tertiaire et quaternaire des 20 protéines MIFs.
Le logiciel Phyre2 estime la qualité de sa prédiction en fonction de la qualité de l’alignement entre la protéine à prédire et son modèle cristalisé. Pour l’ensemble des protéines MIFs, les protéines prédites sont alignées avec leur modèle sur au minimum 90% de leurs séquences. De plus, sur les zones alignées, le logiciel estime sa qualité de prédiction à 100%. Les zones où la prédiction des structures est moins bonne correspondent à des zones où le logiciel ne parvient pas à aligner les protéines entre elles. Ces zones se situent toujours en C-terminal de la protéine. Le logiciel Swiss – Model n’estime pas la qualité de sa prédiction. Il prédit, cependant, en plus de la structure tertiaire de la protéine, sa structure quaternaire.
La qualité des structures prédites a été vérifiée par une analyse de conformation du squelette polypeptidique des protéines (diagramme de Ramachandran), et par HCA (Hydrophobic Cluster Analysis) qui permet de détecter des conflits de charge dans une structure 3D. Les deux méthodes d’analyse n’ont pas indiqué d’anomalies dans les structures prédites des protéines.
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Les structures prédites par les deux logiciels sont très similaires. On retrouve la structure caractéristique de la protéine MIF humaine : 6 feuillets β et 2 hélices α formant le motif βαβββαββ. Le logiciel Swiss – Model prédit que l’ensemble des protéines MIFs étudiées forment des trimères (voir Figure 27).
Figure 27 – Structure prédites des protéines MIFs
Les structures des protéines MIFs ont été prédites par le logiciel SWISS-MODEL. Les protéines dont la structure a été déterminée expérimentalement sont encadrées en rouge (Homo sapiens et Plasmodium falciparum). Toutes les protéines sont prédites comme étant des trimères.
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Pour poursuivre cette étude et déterminer des variations fines de structures, les protéines ont toutes été comparées à la structure de la protéine MIF humaine à l’aide du logiciel MatchMaker (Figure 28). La valeur du RMSD (Root-mean-square deviation of atomic positions), valeur qui correspond à la moyenne des distances qu’il y a entre les atomes de la première structure et celui des atomes correspondant sur la seconde structure, a été calculée entre la protéine MIF humaine et l’ensemble des protéines prédites. Plus cette valeur est importante, plus les structures comparées sont différentes.
Les protéines MIFs analysées s’alignent parfaitement sur la structure de la protéine MIF humaine, hormis pour leur régions C-terminales. Cela se visualise notamment par la valeur de RMSD qui est très faible (en moyenne 0.64 Angströms) pour l’ensemble des comparaisons. Les protéines se discriminent par la présence ou non d’une courte hélice alpha ou d’une zone de « coils » de taille plus ou moins longue (voir Figure 28). La majorité des protéines MIFs prédites présente, en C-terminal, une zone de coils comprenant une courte hélice alpha en son centre (voir Figure 28B). Cette structure se retrouve à la fois chez les protéines MIF appartenant à des espèces parasites de vertébrés (Plasmodium falciparum) et de plantes (Myzus persicae). Seules les protéines MIFs de plantes (Solanum lycopersicae et Arabidopsis thaliana) présentent des structures protéiques particulières dans la zone C-terminale. Ainsi, nous pouvons constater que chez les deux espèces de plantes étudiées, on retrouve une protéine MIF avec une zone de coils et une courte hélice alpha en C-terminal, mais aussi une protéine ne disposant qu’une zone C-terminale très courte (SlMIF3 et AtMDL2.2) et enfin d’une protéine comportant simplement une zone de coils (SlMIF4 et AtMDL1.2). La protéine AtMDL2.2 a la particularité de ne pas comporter cette zone C-terminale et de se terminer directement après le dernier feuillet béta. Pour ces protéines, le logiciel Phyre2 estime que la qualité de sa prédiction dans la partie C- terminale est faible (inférieure à 20%). Cette zone ne s’aligne pas avec les modèles de protéines cristalisées décrits à ce jour. Ces analyses ne permettent pas de mettre en évidence de lien entre un mode de vie et la présence ou non d’une structure spécifique en C-terminal. Il ne semble pas non plus y avoir de lien entre une structure particulière et la capacité (ou non) des protéines à inhiber la mort cellulaire. Toutefois, la présence chez les plantes de plusieurs protéines présentant des motifs différents en C-terminal de la protéine soulève la question de l’importance de cette zone dans des fonctions potentielles des protéines MIFs chez les plantes.
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Figure 28 – Analyse de la zone C-terminale des protéines MIFs
En A, Tableau des différentes structures décrites dans la zone C-terminale des protéines MIFs. En B, Alignement de la structure d’un monomère de la protéine MIF humaine (en rouge) et d’un monomère de la protéine SlMIF1 (en bleu). L’encadré en vert représente la zone C- terminale qui a fait l’objet du tableau présenté en A.
En conclusion, bien que les modèles sur lesquels se basent la prédiction de chacun des deux logiciels soit différents, les protéines obtenues par les deux logiciels sont similaires et très semblables entre elles. Il ne semble pas y avoir de lien entre une structure spécifique des protéines et un paramètre particulier (mode de vie, inhibition de la mort cellulaire, …). La structure ne semble donc pas être un facteur majeur pour déterminer l’origine de l’inhibition de la mort cellulaire par les protéines MIFs. Toutefois, cette analyse a permis de révéler une structure particulière de la zone C-terminale des protéines de plantes. Ce résultat est néanmoins à nuancer. En effet, toutes les structures ont été prédites sur la base d’une dizaine de protéines cristalisées provenant soit de mammifères, soit de parasites d’animaux. Il est donc possible que les prédictions de structures de MIF de plantes ou de parasites de plantes soient moins fiables. Toutefois, cette baisse de la qualité de la prédiction théorique n’est pas constatée par le logiciel Phyre2. Ainsi, les protéines AtMDLs sont toutes considérées comme ayant une qualité de prédiction supérieure à 95%.
Pour rechercher d’éventuelles différences plus fines, une analyse des sites actifs pourrait être réalisée. Toutefois, ce type d’analyse est très fortement soumis à la qualité de la prédiction notamment sur les zones de coils, qui sont les zones les plus variables des protéines. La réalisation d’au moins une structure cristalisée de MIF de plante pourrait permettre de limiter l’impact de la qualité de la prédiction.
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