Chapitre 5 : Discussion
5.1 Précision de la méthode
La méthode MemP3 permet d’obtenir des prédictions pour les protéines transmembranaires qui sont en concordance avec les structures de référence. En effet, du point de vue RMSD, la meilleure prédiction est celle du canal potassium KvAP (Figure 12) avec un RMSD de 2.26 Å et le résultat avec le plus grand RMSD est la cytochrome p 450 2C9 (Figure 16), avec un RMSD de 6.33 Å. Même avec un RMSD de 6.33 Å la position de la structure prédite est semblable avec la position de la structure de référence. Parmi les protéines transmembranaires, la prédiction qui s’éloigne le plus de la position de la structure de référence est celle de la Caveolin-1 (Figure 9) à la fois pour MemP3 et PPM. Par contre, la prédiction de MemP3 est plus rapprochée de la structure de référence du point de vue RMSD et de la différence d’insertion que la prédiction de PPM. En effet, le RMSD de la prédiction de PPM, soit 9.89 Å, est plus que le double du RMSD de la prédiction faite par MemP3, soit 4.58 Å. La différence d’insertion est la donnée qui influence le plus la valeur de RMSD. La prédiction de MemP3 ayant une différence d’insertion de 5.00 Å comparativement à 8.74 Å pour la prédiction de PPM.
Dans le cas des protéines périphériques, certaines prédictions qui sont rapprochées, alors que d'autres sont éloignés des structures de référence. En effet, la protéine bovine liant le retinol (Figure 10), l’hémoglobine tronquée (Figure 19) et le peptide de fusion du virus de l’influenza (Figure 21) se rapprochent beaucoup de la position de leur structure de référence, à la fois pour PPM et MemP3. Le RMSD de la protéine bovine liant le retinol prédite par MemP3 est de 7.90 Å. Par contre cette valeur est influencée par la différence d’insertion entre la
structure prédite et celle de référence, qui est de 7.83 Å. Du point de vue orientation, les protéines sont rapprochées avec des angles de rotation autour des axes x, y et z de 5.58°, -4.36° et -0.34° respectivement. Par contre, les prédictions des protéines scr homology 3 domain (Figure 11), synaptogamin C2B (Figure 14) et OSH4 (Figure 17) sont éloignés de la position de leur structure de référence respective, à la fois pour PPM et MemP3. Ces protéines ont un RMSD de 6.60 Å, 21.62 Å et 17.30 Å respectivement, pour les prédictions faites par MemP3 et 8.88 Å,18.49 Å et 12.16 Å respectivement, pour les prédictions faites par PPM. Toutes ces protéines ont été prédites comme étant périphériques par MemP3 et PPM.
5.2 Limites de la méthode
Les résultats présentés dans le Chapitre 3 démontrent que la méthode MemP3 est capable de prédire avec précision l’orientation et l’insertion dans une membrane modèle DOPC pour toutes les protéines transmembranaires et la plupart des protéines périphériques. De plus, il apparaît clair que la méthode MemP3 est capable de différencier entre les protéines périphériques et transmembranaires. En effet, même dans les cas où l’orientation ou l’insertion prédites par MemP3 ne sont pas parfaites, l’outil a été capable de bien différencier entre les protéines périphériques (Figures 10, 11, 14, 17, 19, 20, 21 et 22) et transmembranaires (Figures 9, 12, 13, 15, 16 et 18). Pour que l’outil différencie aussi les protéines solubles, la protéine devra avoir des résidus exposés au solvant qui sont principalement chargés négativement. En effet, si la protéine a seulement les résidus acide aspartique et acide glutamique exposés au solvant, MemP3 sera capable de prédire cette protéine comme n’ayant aucune liaison membranaire.
La méthode MemP3 n'est pourtant pas sans limitations. En effet, quatres types de limitations sont présentes : celle due à l’absence des PMF pour les atomes terminaux chargés, celle due à l’absence de paramètres et celle due à la
conformation de départ. De plus, il est nécéssaire de valider les résultats obtenus avec la méthode MemP3 par des données expérimentales.
Premièrement, le peptide modèle PolyLeucine montre une limitation de la méthode MemP3, mais surtout avec l’utilisation des PMF d’insertion membranaire des chaines latérales calculées par MacCallum et al. (18). En effet, MemP3 prédit le peptide comme étant complètement allongé au milieu de la bicouche lipidique. Contrairement à cette prédiction, PPM prédit le peptide comme étant orienté près de la normale de la bicouche lipidique, un résultat qui se rapproche beaucoup plus de ce qui est attendu en théorie. Le résultat de MemP3 est influencé par le fait qu’il n’y a présentement pas de PMF disponible pour les atomes terminaux qui sont chargés. En effet, MacCallum et al. (18) n’ont pas calculé des PMF pour les atomes chargés se trouvant en C-terminal et N-terminal. Par contre, la prédiction de MemP3 pour le peptide poly-leucine pourrait être améliorée à l’aide de l’utilisation des PMF d’insertion membranaire des termini chargés. Le manque de ces PMF influence moins les prédictions que MemP3 peut faire pour une protéine, puisque celle-ci est formée par des différents types de résidus.
Deuxièmement, la Figure 21 montre le résultat de la prédiction du peptide de fusion du virus de l’influenza. Cette prédiction a été faite en utilisant une structure provenant de la dynamique moléculaire. Les deux outils, MemP3 et PPM, sont capables de prédire une position qui s’approche de celle de la structure de référence (Figure 21). Le RMSD de la prédiction de MemP3, pour la structure provenant de dynamique moléculaire, est de 4.58 Å. La différence majeure entre la structure prédite et celle de référence provient en majorité de l’insertion du côté N- terminal. La prédiction est 3.86 Å insérée plus profondément dans la membrane que la structure de référence. Les carbonyls libres du peptide de fusion participent à la liaison membranaire, ce qui n’est pas pris en compte dans la prédiction faite par MemP3, puisqu’il n’y a pas de PMF disponible pour ces groupements. Cela influence l’insertion du peptide. De plus, lorsque la structure provenant des données de la banque PDB est utilisée (PDB 1IBN), la prédiction de MemP3 est moins bonne que la prédiction de PPM (Figure 22). Le RMSD de cette prédiction
est de 6.30 Å avec une différence d’insertion de 6.04 Å. Comme la seule différence entre les deux structures utilisées pour faire des prédictions est une différence conformationnelle, il est possible de tirer la conclusion que la structure de départ influence le résultat de la prédiction, en plus du manque de PMF présenté plus haut. Une possible amélioration sera présentée dans les perspectives de ce travail. Troisièmement, la Figure 19 montre le résultat de la prédiction de la protéine trHbN utilisant une structure à l'équilibre provenant de la dynamique moléculaire. Comme cette structure a expérimenté un changement conformationnel lorsqu’elle est entrée en contact avec une bicouche lipidique, la prédiction de MemP3 et celle de PPM sont proches de la position de la structure de référence. Par contre, lorsqu’on utilise la structure provenant de la base de données PDB, soit 1IDR pour faire les prédictions, les résultats sont moins bons. Ces résultats peuvent être vus à la Figure 20. MemP3 tourne la protéine de 97.27° autour de l’axe des x pour pouvoir placer l’hélice trouvée en C-terminal à l’interface membranaire. Par contre, PPM place l’hélice du côté C-terminal complètement dans le solvant. Cette hélice est un point important dans la liaison de la protéine avec la membrane, comme montré par Rheault et al. (4), donc elle doit se trouver à l’interface. Toutefois, cela entraîne un mauvais positionnement de la majeure partie de la protéine, dans le cas de MemP3.
Quatrièmement, les PMF d’insertion des chaînes latérales des acides aminés histidine, proline et glycine ne sont pas pris en compte dans le calcul des prédictions, puisque ces PMF n’ont pas été calculés par MacCallum et al. (18).