Principes de reconnaissance de proteine acide nucléique : exemples des protéines L1 du ribosome du domaine de choc thermique de la protéine YB-1

Cette thèse est une étude structurale sur l’interaction entre 2 protéines modèles et des acides nucléiques : la protéine L1 (navette ribosome/ARN messagers) et le sous domaine CSD de YB-1, protéine régulatrice de la transcription et traduction. Deux méthodes sont utilisées : i) diffraction des RX par des cristaux de complexes L1:ARN ribosomal ou messager et ii) modélisation et dynamique moléculaire pour l’interaction CSD avec des homo-ribo- ou homo-deoxyribo-nucléotides simple brin. Les méthodes sont décrites avec leurs forces et limites. Les résultats sur L1-rARN/ARN éclairent les mécanismes de régulation de la traduction en montrant des différences d’affinité pour l’ARN des sous domaines I et II de L1. L’analyse de mutants de L1 dans le site de liaison à l’ARN du sous domaine I éclairent la nature des liaisons non covalentes sous tendant l’affinité de ce sous domaine pour l’ARN et souligne l’importance de la structure de L1, de sa « complémentarité » avec l’ARN et de liaisons hydrogènes non accessibles au solvant. Les travaux de modélisation et de dynamique moléculaire sur l’interaction CSD:acides nucléiques montrent que la séquence nucléotidique module l’affinité de ce complexe, l’oligonucléotide de type oligoG donnant le complexe le plus stable suivi des séquences de type oligoU et oligoA puis des oligoT et oligoC. L’orientation du brin d’ARN par rapport au CSD impacte aussi la stabilité du complexe. Une analyse des surfaces d’interaction et de la nature des liaisons intermoléculaires, montre que des principes similaires guident l’interaction L1:ARN et CSD:acides nucléiques : géométrie complémentaire des partenaires et liaisons hydrogène protégées du solvant.This thesis is a structural study on the interaction between two model proteins and nucleic acids: the L1 protein (shuttle ribosome/mRNA) and the CSD subdomain of YB-1, a protein that regulates transcription and translation. Two methods are used: i) X-ray diffraction by crystals of L1:ribosomal or messenger RNA complexes and ii) molecular modeling and dynamics for the CSD interaction with homo-ribo or homo-deoxyribo- single-stranded nucleotide. The methods are described with their strengths and limitations. Results on L1-rARN/ARN enlighten the mechanisms regulating translation by showing differences in affinity for RNA of the subdomains I and II of L1. Analyses of L1 mutants in the RNA binding site from the subdomain I illuminate the nature of non-covalent bonds subtending the affinity of this subdomain for RNA and stress the importance of the structure of L1, its "complementarity" with RNA and of hydrogen bonds not accessible to the solvent. Molecular modeling and dynamics of the CSD:nucleic acids interaction shows that the nucleotide sequence modulates the affinity of the complex, oligoG giving the most stable complex followed by oligoU and then oligoA or oligoT and oligoC. The orientation of the RNA strand relative to the CSD also impacts the stability of the complex. An analysis of the interaction surfaces and of the nature of intermolecular bonds, shows that similar principles guide the L1: RNA and CSD: nucleic acids interactions, i.e. a complementary geometry between partners and presence of hydrogen bonds protected from the solvent