Liaisons hydrogène

Les liaisons hydrogène, établies à l’interface, ont été analysées et regroupées en différentes catégories : nombre total de liaisons, nombre de résidus accepteurs et de résidus donneurs (du ligand) et densité de liaisons hydrogène (pour 100 Ų). Les résultats sont présentés dans le tableau IV-24.

« Trypsine bovine » 1C9T 1D6R 1G9I 1OX1 1SFI 1TAW 1TGS 2BTC 2PTC

Liaisons hydrogène _{6 9 9 7 11 6 10 7 10}

Donneur/accepteur _{2/3 5/3 5/3 4/3 6/5 2/3 4/4 3/3 5/5}

Densité de liaison H _{0,6 1,0 1,0 0,9 1,3 0,7 0,9 0,7 1,1}

« Trypsine porcine » _{1AVX 1EJA 1H9H 1LDT 1MCT 1TFX 1TX6 1UHB 1Z7K}

Liaisons hydrogène _{8 10 8 6 5 6 7 6 11}

Donneur/accepteur 2/7 3/3 3/4 3/2 3/1 2/3 3/3 2/4 3/8

Densité de liaison H _{0,8 0,9 0,8 0,7 0,5 0,7 0,6 0,8 1,0}

« Chymotrypsine bovine » _{1ACB 1CA0 1CBW 1CGI 1CHO 1GL0 1GL1 1N8O}

Liaisons hydrogène _{9 8 7 11 6 6 8 8}

Donneur/accepteur _{5/4 3/2 2/2 5/4 2/3 3/2 5/2 4/3}

Densité de liaison H 1,0 1,0 0,8 0,9 0,7 0,5 0,8 0,8

Tableau IV-24 : Paramètres globaux analysés pour chaque ligand appartenant aux trois systèmes étudiés.

Pour l’ensemble des systèmes, le nombre de liaison hydrogène varie de manière significative : de 6 à 11 pour les complexes de la trypsine bovine et de la chymotrypsine et de 5 à 11 pour les complexes de la trypsine porcine. Cependant, la surface du ligand, en contact avec la cible, peut présenter des variations non négligeables (tableau IV-10). Pour tenir compte de cette variation dans l’analyse des liaisons hydrogène, il a été proposé de calculer la densité superficielle de liaisons hydrogène en calculant le nombre de ces interaction pour 100 Ų d’interface. Pour les trois systèmes étudiés, les valeurs de densité de liaisons hydrogène sont comprises entre 0,6 et 1,3 pour le système « trypsine bovine », entre 0,5 et 1,0 pour le système « trypsine porcine » et entre 0,5 et 1,0 pour le système « chymotrypsine bovine ». La variabilité de ce paramètre, dans ces trois cas, semble donc relativement importante.

Nous avons également analysé les groupements, de chaque cible, impliqués dans les liaisons hydrogène intermoléculaires avec les différents ligands. Ceux-ci sont représentés dans les tableaux IV-25, IV-26 et IV-27 pour les trois systèmes, « trypsine bovine », « trypsine porcine » et « chymotrypsine bovine » respectivement. Dans chacun d’eux, les liaisons hydrogène impliquant des groupements des chaînes principale (MC) ou latérale (SC) du résidu de la protéine

cible sont différenciées. Les groupements présents à l’interface de la cible et impliqués dans des ponts salins intermoléculaires avec le ligand sont également reportés dans ces tableaux. Nos résultats suggèrent que certains groupements de la cible sont systématiquement impliqués. Ainsi, dans les systèmes « tryspsine bovine » et « trysine porcine », les résidus G175, S177, S192 et G194 de la cible forment une liaison hydrogène, par l’intermédiaire d’un groupement de la chaîne principale. Dans le système « chymotrypsine bovine », la participation des résidus F24, G193, S195 et G216 dans la formation de liaison hydrogène avec des groupements de la chaîne principale, se révèle systématique. Toutefois, pour l’ensemble des systèmes, de nombreuses liaisons hydrogène, impliquant des groupements des chaînes principale et latérale, varient d’un complexe à l’autre. Malgré la faible taille des échantillons analysés, les comparaisons des complexes indiquent que les liaisons hydrogènes, établies lors de l’interaction des différents ligands avec une même cible, ne sont conservées ni en nature (chaînes latérale ou principale, groupements accepteur et donneur), ni en nombre.

Tableaux IV-25, 26 et 27 : Description des différentes interactions (ponts salins et liaisons hydrogène), impliquées dans la formation de chaque complexe de chacun des trois systèmes analysés. Les résidus indiqués sont ceux de la cible considérée (trypsine bovine, trypsine porcine et chymotrypsine bovine).

IV.3.4 Conclusion

L’analyse des interactions ponctuelles, mises en jeu au sein des complexes de chaque système, nous a permis de faire des observations quant à la relation entre la capacité des différents ligands à s’associer à la cible commune et la reproduction d’interaction ponctuelles entre les deux partenaires. Bien que notre échantillon présente une taille faible et une diversité de cibles peu importante, nos résultats démontrent que ces différents ligands ne reproduisent pas les mêmes interactions ponctuelles (π-π, cation-π, ponts salins, liaisons hydrogène). A contrario, des combinaisons variées d’interactions ponctuelles peuvent concourir à la formation d’un complexe avec une cible déterminée. D’autre part, les exemples analysés suggèrent que les fluctuations du nombre d’interactions des différents types au sein des ligands de chaque système sont comparables aux observations faites lors de la comparaison de ligands sélectionnés indépendamment ou non de leur fonction [52, 131, 139, 138,159]. Il est à noter que la taille des échantillons et la faible diversité des cibles considérées peuvent être à l’origine de la difficulté à conclure sur la spécificité, du nombre et du type d’interaction, pour une cible donnée. Cet aspect pourrait faire l’objet d’études ultérieures tirant partie de l’accroissement du nombre de complexes protéiques présents dans la PDB (annexe A.2)

L’étude réalisée révèle que le nombre des interactions ponctuelles et les groupements impliqués au niveau de la cible, ne sont conservés pour les différents ligands. La sélection des plateforme, dans l’approche de conception de ligands proposée, ne peut donc se fonder sur la reproduction d’interactions ponctuelles particulières, observées dans le compelxe de référence. D’autres critères semblent néanmoins plus pertinents. Le premier concerne la complémentarité des surfaces des partenaires en interaction, conduisant ainsi à l’absence de recouvrement stérique entre eux. Le second correspond à des aspects électrostatiques. Il a effectivement été démontré que, malgré une variabilité du potentiel global généré par les divers ligands, les potentiels électrostatiques dans la région interface présentaient des similarités. Cette similitude reflète les résultats de nombreux travaux consacrés au rôle du potentiel électrostatique dans l’association protéine-protéine [178, 179, 183]. Dans le cadre de la conception de ligands protéiques, la recherche des plateformes présentant un potentiel électrostatique à l’interface similaire à celui du ligand de référence permettrait d’accroître la probabilité d’identifier des plateformes, susceptibles de lier effectivement la cible considérée.