Comparaison et recherche de protéines cibles par objet, codant pour des fonctions chimiques : contribution au développement du théozyme. (H/F)

Les missions du poste

Comparaison et recherche de protéines cibles par objet, codant pour des fonctions chimiques : contribution au développement du théozyme.
Dans la conception de novo, un théozyme (enzyme théorique) désigne un site actif conçu par calcul qui imite les caractéristiques catalytiques essentielles du site actif d'une enzyme naturelle. Le concept consiste à identifier et à modéliser l'arrangement spécifique des résidus d'acides aminés qui sont essentiels à la catalyse, puis à concevoir un échafaudage protéique capable de soutenir cet arrangement.
L'étape préliminaire consiste à trouver une protéine qui pourrait servir de base pour être modifiée ou de façon générale comparer deux protéines entre elles. Pour cela, nous avons développé une stratégie qui consiste à remplacer les fonctions portées par les chaînes latérales des acides aminés et des parties du squelette de la protéine par des objets, dit objets « SUMo ». Nous avons défini un catalogue d’objets « SUMo » : il existe une dizaine de types d’objet. Dans les années 2000 dans notre laboratoire, un logiciel a été développé utilisant ce concept, appelé « Surf to the Molécule » ou « Sumo ».
La première partie du sujet de la thèse sera de développer une nouvelle version de ce logiciel et de revoir les algorithmes et les méthodes utilisés pour comparer un ensemble d’objets de la structure de référence avec une protéine complète provenant de la base de données pouvant regrouper soit toutes les protéines de la PDB, soit construites via un logiciel comme Alphafold à partir de génome complet.
La protéine de référence, ou « question », peut provenir d'un modèle expérimental ou théorique, ou être assemblée à partir des fonctions chimiques nécessaires à la réaction chimique et être positionnée ab initio en regard du substrat (Théozyme). Dans les deux cas, un éditeur d’objets pour l’ensemble de référence « question » devra être construit.

Pour chaque comparaison l’ensemble d’objets « question » va être comparé à un nuage d’objets provenant de l’une des entrées de la base de données contenant les structures à comparer. Pour chacune des comparaisons, le logiciel va devoir superposer et minimiser la distance seulement entre objet du même type. Quand cette superposition sera optimale, un score sera calculé. La matrice de rotation translation qui a permis de superposer le nuage « question » au nuage de l’entrée sera conservée.
Une interface graphique devra être également développée afin de pouvoir afficher les deux fichiers (questions et entrées) superposés ainsi que les objets en commun aux deux structures. Une vue en tableau devra également être développée avec, pour chaque entrée, les objets communs entre le nuage « question » et le nuage « de l’entrée ».
La seconde partie de la thèse sera d’utiliser les différents objets SUMo pour caractériser des familles de protéines. En prenant plusieurs familles de protéine, en les décrivant par des objets SUMo et en précisant à quelle famille appartiennent les entrées, on pourrait demander à une IA non supervisée quelle est la signature de chacune des familles. Avec la signature d’objets représentant des fonctions des acides aminés, on pourra alors les comparer aux séquences signatures utilisées dans la littérature et voir si ce n’est pas utile de redéfinir le motif d’identification.
Contexte de travail
Le groupe ECMo du Laboratoire de Biologie tissulaire et Ingénierie Thérapeutique – UMR 5305 CNRS / UCBL est spécialisé dans la modélisation moléculaire de petites molécules, peptides et protéines en milieux complexes. L'équipe est constituée de 5 membres permanents. Le(a) doctorant(e) recruté(e) sera affecté(e) à plein temps à ce groupe et disposera de tous les moyens nécessaires à son travail (station de travail, super calculateur et logiciels de modélisation moléculaire).
Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.
Contraintes et risques
Aucun risque biologique et chimique