Development of a software platform for analysis of nonribosomal peptides

Les peptides non-ribosomiaux sont des molécules produites par les micro-organismes et présentant un large éventail d’activités biologiques et pharmaceutiques. Par exemple, ils peuvent présenter des activités antibiotiques, immuno-modulatrices ou anti-tumorales. Ces peptides sont synthétisés par de grands complexes multi-enzymatiques, appelés synthétases ou NRPS (NonRibosomal Peptide Synthetases). Deux traits caractéristiques distinguent ces peptides des peptides ribosomiaux classiques : le premier est que leur structure primaire n’est pas toujours linéaire mais peut être totalement ou partiellement cyclique, branchée voir même poly-cyclique, et le second est la diversité des monomères incorporés au sein de ces peptides qui dépasse largement les vingt acides aminés protéogéniques. Nous avons développé Norine, la première ressource publique entièement dédiée aux peptides nonribosomiaux. Norine contient actuellement plus de 1 000 peptides, modélisés par des graphes étiquetés non-orientés, ainsi que des outils informatiques permettant leur analyse, comme la comparaison de compositions en monomères, la recherche de motifs structuraux ou la recherche par similarité. Des analyses statistiques sur les données contenues dans Norine ont permis de mettre en évidence des caractéristiques biologiques intéressantes comme la spécificité des monomères en fonction de l’activité biologique qui nous a conduit à l’élaboration d’un outil d’aide à la prédiction de la fonction biologique d’un peptide à partir de sa composition monomérique. En trois ans, Norine est devenue la ressource internationale pour les peptides non-ribosomiaux.Nonribosomal peptides are molecules produced by microorganisms and displaying a broad spectrum of biological activities and pharmaceutical applications. They can harbor anti-microbial, immunomodulating or anti-tumor activities. These peptides are synthesized by huge multi-enzymatic complexes, called NonRibosomal Peptide Synthetases. Two main structural traits distinguish these peptides from the ribosomally synthesized ones : first, their primary structure is not always linear but is often cyclic (partially or totally), branched or poly-cyclic, and second, the diversity of monomers incorporated into nonribosomal peptides extends far beyond the 20 proteogenic amino acids residues. We have developed Norine, the first public resource entirely dedicated to nonribosomal peptides. Norine currently contains more than 1 000 peptides, modeled by non-oriented labeled graphs, and computational tools allowing their analysis, such as monomer composition comparison, structural pattern matching or similarity search. Statistical analysis of Norine data highlighted interesting biological properties such as a specific monomer composition depending on the biological activity, that led us to develop a tool for helping the prediction of peptide activity from its monomeric composition. In three years, Norine became the international resource for nonribosomal peptides