Mots-Clés
bioinformatique structurale
modélisation moléculaire
dynamique moléculaire
protéine kinase
Description
Résumé et objectif du projet
Les LIM kinases (LIMKs), LIMK1 et LIMK2, sont des Serine/Thréonine et Tyrosine kinases. Elles jouent un rôle clé dans la dynamique du cytosquelette en régulant indépendamment le remaniement des filaments d’actine et des microtubules, deux processus cruciaux dans de nombreux phénomènes biologiques, tels que la division, la migration, la différentiation cellulaires et le développement neuronal. L’intérêt des LIM kinases comme nouvelles cibles thérapeutiques est assez récent et lié à la découverte de leur implication dans de nombreuses pathologies dont le cancer, les maladies neuronales et les Neurofibromatoses. Bien que de nombreux inhibiteurs de type petites molécules aient été développés contre ces kinases, un seul d’entre eux a atteint le stade clinique de phase I/II, sans résultats publiés. Il est donc vital de mieux comprendre les fonctions, activités et régulations de ces kinases afin de développer des stratégies thérapeutiques efficaces.
Nos collaborateurs biologistes du Centre de Biophysique Moléculaire (CBM UPR 4301) ont récemment mis en évidence un nouveau processus de régulation des LIMKs. Un seul acide aminé, la tyrosine 630 pour LIMK2, 632 pour LIMK1, joue un rôle clé dans la transphosphorylation de ces kinases via leur homodimérisation, ce qui conditionne la phosphorylation de leur boucle d’activation et donc leur activité kinase sur la cofiline, leur substrat canonique dans la voie de la dynamique des filaments d’actine. Grâce à cette collaboration, nous disposons de nombreuses données biologiques sur l’activité des LIMKs et de différents mutants. Nous souhaitons utiliser les données structurales issues de la RCSB PDB ainsi que des expériences de modélisation et de dynamique moléculaires pour proposer des hypothèses explicatives des données expérimentales obtenues.
Programme de travail
Des expériences préliminaires d’analyse des structures de LIMK1 et LIMK2 présentes dans la PDB ont mis en évidence que la tyrosine 630 pour LIMK2, 632 pour LIMK1, pouvaient adopter 2 conformations discrètes qui semble corrélées à la conformation de 2 éléments clés de régulation intrinsèque de l’activité des kinases : l’hélice al^haC et la triade catalytique DFG.
Suite à ces analyses structurales, des simulations de dynamique moléculaire de 2 s minimum ont été lancées sur 16 systèmes différents : LIMK1 et LIMK2, chacune avec 2 conformations de la tyrosine, ceci sur les protéines sauvages ainsi que sur 3 mutants (2x2x4). Nous disposons maintenant d’un ensemble conséquent de données dynamiques et structurales à analyser pour comprendre les mécanismes reliant la conformation de cette tyrosine à la transphosphorylation des LIMKs.
Les tâches du stagiaire dans ce projet consisteront principalement à :
- analyser les trajectoires de dynamique moléculaire générées pour mettre en avant les réseaux d’interactions reliant cette tyrosine particulière, située en C-terminal du domaine kinase des LIMK, aux deux éléments clés que constituent l’hélice alphaC et le motif DFG.
- explorer par simulation de dynamique moléculaire la stabilité des interfaces de dimérisation de 3 structures d’homodimère de LIMK (deux structures issues de la PDB (4TPT et 8S3X et un modèle à générer via IA) et poser des hypothèses sur le mécanisme de la transphosphorylation via ces homodimères.
Compétences demandées
Le ou la candidate devra avoir une bonne connaissance de l’environnement Linux et des approches de biologie structurale et de modélisation moléculaire. Des connaissances en programmation python constitueraient un plus.
Il ou elle devra faire preuve de curiosité́ et montrer de réelles capacités d’autonomie et d’organisation de travail au sein d’un environnement de recherche.