La question de savoir comment la composition chimique d’une protéine – la séquence d’acides aminés – détermine sa structure 3D est l’un des plus grands défis de la biophysique depuis plus d’un demi-siècle. Ces connaissances sur le soi-disant « repliement » des protéines sont très demandées, car elles contribuent de manière significative à la compréhension de diverses maladies et de leur traitement, entre autres. Pour ces raisons, l’équipe de recherche DeepMind de Google a développé AlphaFold, une intelligence artificielle qui prédit les structures 3D.
Une équipe composée de chercheurs de l’Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) et de l’Université de Californie à Los Angeles, a maintenant examiné de plus près ces structures et les a examinées en ce qui concerne les nœuds. Nous connaissons principalement les nœuds des lacets et des câbles, mais ils se produisent également à l’échelle nanométrique dans nos cellules. Les protéines nouées peuvent non seulement être utilisées pour évaluer la qualité des prédictions de structure, mais aussi soulever des questions importantes sur les mécanismes de repliement et l’évolution des protéines.
Les nœuds les plus complexes comme test pour AlphaFold
« Nous avons étudié numériquement toutes les prédictions d’AlphaFold pour de nouveaux nœuds protéiques, c’est-à-dire environ 100 000 », a déclaré Maarten A. Brems, un Ph.D. étudiant dans le groupe du Dr Peter Virnau à l’Université de Mayence. L’objectif était d’identifier des structures rares et de haute qualité contenant des nœuds protéiques complexes et jusqu’alors inconnus afin de fournir une base pour la vérification expérimentale des prédictions d’AlphaFold. L’étude a non seulement découvert la protéine nouée la plus complexe à ce jour, mais également les premiers nœuds composites dans les protéines. Ce dernier peut être considéré comme deux nœuds séparés sur la même corde.
« Ces nouvelles découvertes donnent également un aperçu des mécanismes évolutifs derrière ces protéines rares », a ajouté Robert Runkel, un physicien théoricien également impliqué dans le projet. Les résultats de cette étude ont été récemment publiés dans Science des protéines.
Le Dr Peter Virnau est satisfait des résultats : « Nous avons déjà établi une collaboration avec notre collègue, le Dr Todd Yeates de l’UCLA, pour confirmer expérimentalement ces structures. Cette ligne de recherche façonnera la vision de la communauté biophysique sur l’intelligence artificielle, et nous avons de la chance. d’avoir un expert comme Todd Yeates impliqué. »
Maarten A. Brems et al, AlphaFold prédit le nœud protéique le plus complexe et les nœuds protéiques composites, Science des protéines (2022). DOI : 10.1002/pro.4380
John Jumper et al, Prédiction très précise de la structure des protéines avec AlphaFold, La nature (2021). DOI : 10.1038/s41586-021-03819-2
Fourni par l’Université Johannes Gutenberg de Mayence