Une équipe de chercheurs composée du Prof. Nir Ben-Tal du Département de biochimie et de biologie moléculaire de la Faculté des sciences de la vie de l'Université de Tel-Aviv, du Prof. Rachel Kolodny du Département d'informatique de l'Université de Haïfa et du Dr. Sergey Nepomnyachiy de l'Institut polytechnique de l'Université de New-York a réussi à recréer pour la première fois une image globale de l'univers des protéines et de leur origine évolutive.
L'étude a été publiée dans la revue de l'Académie américaine des Sciences (PNAS)
Les protéines sont un élément essentiel de la composition de la plupart des organismes vivants. Cependant, nous ne savons que peu de chose sur leur organisation et leur évolution. Dans quelle mesure sont-elles reliées entre elles? Partagent-elles toutes un "ancêtre" commun unique ou ont-elles évoluées à partir d'origines différentes ? Quels facteurs physico-chimiques affectent leur évolution et de quelle manière ? La représentation d'une image globale de l'univers des protéines est nécessaire pour répondre à toutes ces questions, mais elle est pratiquement impossible à réaliser, car elle exige des comparaisons de paires innombrables de protéines connues et inconnues. La présente étude constitue la première étape vers la construction d'une image globale de cet univers.
Pour la réaliser, les chercheurs ont observé les relations de similarité dans un ensemble composé de 9710 complexes protéiques, à la recherche de "motifs" communs, c'est-à-dire de segments d'acides aminés similaires dans les divers domaines structuraux selon lesquels s'organisent les protéines. Chaque cellule contient des milliers de protéines, de forme et de fonctions distinctes, mais construites à partir des mêmes chaînes de ces acides essentiels, responsables du transport de toutes les substances nutritives. Les chercheurs ont représenté visuellement leurs résultats sous forme d'une série de réseaux, dont les bordures relient les domaines possédant un motif partagé.
Une vue de l'univers des protéines "à vol d'oiseau"
"Notre étude est la première qui combine les similarités de la séquence et de la forme des protéines à l'intérieur de réseaux permettant de fournir une vue 'à vol d'oiseau' de cet univers protéines" a déclaré le Prof. Ben-Tal. "La présentation en réseau offre un moyen naturel d'ordonner les protéines et de les examiner. Elle pourra être utilisé pour élaborer des théories sur leur évolution, suggérer des voies d'évolution possibles, et même proposer des stratégies pour la conception de nouvelles protéines."
Les motifs présentent des séquences similaires d'acides aminés dans chacun des domaines comparés, ainsi qu'une structure similaire, qui attestent donc des liens évolutifs entre les domaines.Cette analyse par paires a permis aux chercheurs de révéler l'image complexe d'un vaste réseau ramifié de liens représentant l'espace des protéines, comprenant un grand bloc central dense composé de structures étroitement interconnectées, et de nombreux "îlots isolés".
Selon le Prof. Ben-Tal : "Le réseau peut être interprété comme un ensemble de chemins évolutifs à travers l'espace des protéines. Le grand nombre de voies à l'intérieur du bloc principal suggère qu'il est particulièrement facile d'ajouter et de supprimer des motifs à l'intérieur dans la zone continue de l'espace des protéines sans en entraver la stabilité. Cette propriété a apparemment été mise à profit au cours de l'évolution pour la création de nouvelles protéines avec de nouvelles fonctions ".
Les chercheurs travaillent actuellement sur des moyens de compléter cette étude par des données sur la fonction des protéines (comme la liaison à l'ADN / ARN), leur rôle dans la pathologie médicale, et la liaison des médicaments avec les protéines individuelles.
Sur la photo: les réseaux de similitude entre les domaines structuraux. Les arcs relient des intersections représentant des domaines structuraux similaires comme les deux au centre, dont le motif commun est colorié en bleu clair (Photos : Varda Kessler, unité multimédia de la Faculté des sciences de la vie - UTA).
Cet article a été publié sur http://www.israelscienceinfo.com/ le 26.12.2014 sous le titre: "première! les Universités de Tel-Aviv, de Haifa et de New-York révèlent le secret de l'évolution des protéines"
