Limites du FEP pour le calcul d’énergie libre de liaison

Parmi les transformations effectuées, la double mutation Sdc1-E3D,Y1T et la mutation ionique Sdc1-E4L sont deux cas pour lesquels l’erreur entre les valeurs calculées et expéri- mentales sont supérieures à 1 kcal/mol. Pour identifier la cause de ces erreurs des analyses supplémentaires ont été effectuées.

7.2.4.1 Étude de la double mutation Sdc1-E3D,Y1T

Lorsque les deux mutations E3D et Y1T sont effectuées simultanément, l’énergie libre de liaison du variant Sdc1-E3D,Y1T est estimée à -4,54 kcal/mol ce qui est très éloigné de la valeur expérimentale (0,87 kcal/mol). Quand elles sont effectuées successivement, l’erreur est de 0,61 kcal/mol seulement. La transformation pouvant être effectuée de deux manières différentes, les deux possibilités ont été testées. Les résultats sont présentés dans le tableau 7.1. L’ordre des mutations au sein du peptide ne semble pas avoir d’effet sur les énergies

libres de mutation, les valeurs étant de -7,50 et -7,27 kcal/mol pour la position P−1 (Y→T)

et -1,62 et -1,46 kcal/mol pour la mutation de la position P−3 (E→D). Lorsque les mêmes

transformations sont effectuées dans le complexe, la mutation Y1T entraine un changement d’énergie libre de -7,87 et -6,53 kcal/mol en présence de D3 et E3 respectivement. De la même façon, la mutation E3D présente une différence d’énergie libre de -0,21 et -0,71 kcal/mol en présence de Y1 et T1 respectivement. Cette différence indique un couplage entre les positions

P−1 et P−3 dans le complexe qui est absent dans le peptide. Il pourrait être expliqué par la

présence d’un réseau de liaisons hydrogène entre les chaines latérales des résidus Y1, E3, K6, et N876 (Liu et al. [2013]) qui est rompu lorsque D3 est présent en raison de la longueur de sa chaine latérale. Ce couplage se traduit notamment par une énergie de mutation plus favorable à E3 de 1,1 kcal/mol lorsque Y1 est présent et réciproquement. Il est donc probable que le

couplage entre P−1 et P−3 soit mal échantillonné lorsque les deux positions sont modifiées

simultanément, ce qui expliquerait l’erreur importante obtenue.

7.2.4.2 Étude des mutants Sdc1-E4K et Sdc1-E4L

La transformation d’un résidu neutre vers un résidu chargé peut modifier la polarisation de la région autour de la mutation. Il est possible que la redistribution des charges ne soit pas correctement décrite par les champs de force additifs. Cela pourrait notamment expliquer les mauvais résultats obtenus pour le mutant Sdc1-E4L. La mutation Sdc1-E4K correspond également à une mutation ionique mais, contrairement à Sdc1-E4L, son énergie libre semble correctement estimée lors des simulations alchimiques. Afin d’identifier les facteurs respon- sables des énergies libre obtenues pour E4L, des analyses plus poussées ont été effectuées.

Pour s’assurer que les résultats obtenus n’étaient pas le fruit d’un problème de convergence, huit nouvelles séries de 2 ns chacun ont été produites amenant à près de 400 ns le temps de simulation pour la transformation E4L. La prolongation de la simulation, ne change pas la valeur de l’énergie libre (figure 7.3 B). Trois simulations séquentielles ont également été ajoutées à la mutation E4K. Elles mettent en évidence une convergence imparfaite des δG intermédiaires pour les fenêtres autour de λ = 0,5 (figure 7.3 C). L’analyse des structures au cours des trajectoires montre que les mutations E4K et E4L entrainent la perte des interactions E4-R871 et E4-S908 qui sont respectivement présentes 38% et 75% au cours du temps. Dans le cas de la mutation E4K, la transformation entraine également une répulsion des chaines

7.2. Résultats

Figure 7.6 – Comparaison des interactions entre les variants de la position P−4 du

peptide Sdc1. Les complexes Sdc1 natif, E4K et E4L sont respectivement présentés en A,

B et C. Pour chaque complexe, les interactions sont présentées en vue stéréo (gauche) et sous forme schématique (droite). La stabilité des interactions (lignes pointillées grises) au cours des simulations est indiquée par les pourcentages. Les conformations alternatives des chaines latérales sont représentés en lignes pointillées noires.

d’interagir ponctuellement avec K4 (figure 7.6). La mutation de la position P−4 met donc en

jeu des interactions électrostatiques qui pourraient être mal décrites par le champ de force ou mal échantillonnées pendant les transformations.

7.2.5 Prédiction de nouveaux variants

Deux des mutations étudiées ne possèdent pas de valeur expérimentale connue. Le variant

Sdc1-F2E est prédit comme non liant puisqu’il possède une valeur de ∆∆Gb supérieure à

1,6 kcal/mol. Le domaine PDZ de Tiam1 appartient à la classe II des domaines PDZ et recon- nait donc préférentiellement le motif X-Φ-X-Φ, Φ étant un acide aminé de type hydrophobe. Il est donc probable que le peptide Sdc1-F2E n’est pas reconnu par Tiam1.

La mutation la plus prometteuse est Sdc1-A0mA puisque les résultats FEP indiquent une énergie de liaison égale à celle du peptide sauvage. Cet acide aminé correspond à une alanine

pour laquelle le Hα a été remplacé par un groupement méthyle. L’utilisation de cet acide aminé

pourrait rendre le peptide résistant aux protéases et donc accroitre sa durée de vie in vivo.

7.3 Étude de la forme phosphorylée de Sdc1

7.3.1 Présentation du système

Le peptide Sdc1 possède une tyrosine à la position P−1 pouvant être phosphorylée (la forme

phosphorylée sera notée pSdc1). Cette phosphorylation joue un rôle important dans la modula- tion de la signalisation cellulaire et régule, dans le cas de Sdc1, l’adhésion des cellules (Reiland

et al. [1996] ; Sulka et al. [2009]). La résolution de la structure du complexe Tiam1:pSdc1

(4GVC) a mis en évidence un changement dans l’orientation de la tyrosine lorsqu’elle était phosphorylée (Liu et al. [2013]). En effet, lorsque la tyrosine n’est pas phosphorylée, elle inter- agit avec les résidus E3, K6 et N876 à travers un réseau de liaisons hydrogène. Au contraire,

lorsqu’elle est phosphorylée, la tyrosine pivote de 90◦ environ et interagit avec les résidus K879

et T857 au sein d’un sillon formé par l’hélice α1 et la boucle β1− β2 (figure 7.7). Des analyses

par RMN ont montré un couplage fort entre la phosphotyrosine et K879. Malgré ces chan- gements structuraux, la phosphorylation de la tyrosine modifie peu l’affinité de Tiam1 pour