Innovative interactive flexible docking method for multi-scale reconstruction elucidates dystrophin molecular assembly

Autor: Mirjam Czjzek, Jean-François Hubert, E. Le Rumeur, Marc Baaden, Olivier Delalande, Nicolas Ferey, Alex Tek, Benoist Laurent, Anne-Elisabeth Molza
Přispěvatelé: Institut de Génétique et Développement de Rennes (IGDR), Université de Rennes (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Espaces acoustiques et cognitifs (EAC), Sciences et Technologies de la Musique et du Son (STMS), Institut de Recherche et Coordination Acoustique/Musique (IRCAM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche et Coordination Acoustique/Musique (IRCAM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Végétaux marins et biomolécules, Station biologique de Roscoff [Roscoff] (SBR), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-GOEMAR-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Structures et interactions moléculaires, Université de Rennes (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Université de Rennes (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Laboratoire de biochimie théorique [Paris] (LBT (UPR_9080)), Institut de biologie physico-chimique (IBPC (FR_550)), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), The Association Française contre les Myopathies (AFM) and Rennes Métropole provided financial support, and Anne-Elisabeth Molza PhD fellow is funded by an AFM grant. Computer time was provided by GENCI (IDRIS and CINES, grant DYSIM 076816). M.B. thanks the French Agency for Research (Grant 'ExaViz', ANR-11-MONU-003) and the 'Initiative d'Excellence' program from the French State (Grant 'DYNAMO', ANR-11-LABX-0011) for support., ANR-11-LABX-0011,DYNAMO,Dynamique des membranes transductrices d'énergie : biogénèse et organisation supramoléculaire.(2011), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Université de Rennes 1 (UR1), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de biologie physico-chimique (IBPC (FR_550)), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Espaces acoustiques et cognitifs, Laboratoire d'Informatique pour la Mécanique et les Sciences de l'Ingénieur (LIMSI), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Paris-Saclay-Sorbonne Université - UFR d'Ingénierie (UFR 919), Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Saclay (COmUE)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Université Paris-Saclay-Sorbonne Université - UFR d'Ingénierie (UFR 919), Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Saclay (COmUE), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut de biologie physico-chimique (IBPC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut de biologie physico-chimique (IBPC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ExaViz, ANR-11-MONU-003, DYNAMO, ANR-11-LABX-0011,ExaViz, ANR-11-MONU-003, DYNAMO, ANR-11-LABX-0011
Rok vydání: 2014
Předmět:
Zdroj: Faraday Discussions
Faraday Discussions, 2014, 169, pp.45-62. ⟨10.1039/C3FD00134B⟩
Faraday Discussions, Royal Society of Chemistry, 2014, 169, pp.45-62. ⟨10.1039/C3FD00134B⟩
ISSN: 1364-5498
1359-6640
DOI: 10.1039/c3fd00134b
Popis: International audience; At present, our molecular knowledge of dystrophin, the protein encoded by the DMD gene and mutated in myopathy patients, remains limited. To get around the absence of its atomic structure, we have developed an innovative interactive docking method based on the BioSpring software in combination with Small-angle X-ray Scattering (SAXS) data. BioSpring allows interactive handling of biological macromolecules thanks to an augmented Elastic Network Model (aENM) that combines the spring network with non-bonded terms between atoms or pseudo-atoms. This approach can be used for building molecular assemblies even on a desktop or a laptop computer thanks to code optimizations including parallel computing and GPU programming. By combining atomistic and coarse-grained models, the approach significantly simplifies the set-up of multi-scale scenarios. BioSpring is remarkably efficient for the preparation of numeric simulations or for the design of biomolecular models integrating qualitative experimental data restraints. The combination of this program and SAXS allowed us to propose the first high-resolution models of the filamentous central domain of dystrophin, covering repeats 11 to 17. Low-resolution interactive docking experiments driven by a potential grid enabled us to propose how dystrophin may associate with F-actin and nNOS. This information provides an insight into medically relevant discoveries to come.
Databáze: OpenAIRE
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