Soutenance de thèse de Florian Blanc

Soutenance de thèse de doctorat de Florian Blanc

Mardi 25 Septembre 2018 à 11h00, Salle de conférence (ISIS).

Titre : "Exploration of chemo-mechanical transduction in the myosin molecular motor through computer simulations"
 

Directeur de thèse: Marco Cecchini, IFM, Institut de Chimie de Strasbourg (UMR 7177).

Abstract

Life relies on free energy conversions performed by molecular machines. Among them, the myosin molecular motor couples the hydrolysis of ATP to force production on actin through a swing of a « lever-arm ». Completing the cycle requires a regeneration step, the recovery stroke, in which the motor returns to its armed configuration and hydrolyzes ATP, which makes it crucial for chemo-mechanical transduction. In this thesis, we investigate the mechanism of the recovery stroke using molecular simulations. Capitalizing on a new crystal structure of myosin VI, we propose an original mechanism for the transition in which the re-priming of the lever arm is only loosely coupled to ATPase activation. Rather, our calculations suggest it is driven by thermal fluctuations in a ratchet-like manner, as opposed to previous models predicting strong coupling. Our results hint at how molecular motors may exploit spontaneous conformational fluctuations to produce work in an isothermal environment.

Résumé

La vie repose sur des conversions d’énergie libre assurées par des machines moléculaires. Parmi elles, le moteur moléculaire myosine couple l’hydrolyse de l’ATP à la production de force sur l’actine par basculement d’un « bras de levier ». Compléter le cycle requiert une étape de régénération, ou recovery stroke, où le moteur retourne dans sa configuration armée et hydrolyse l’ATP, ce qui est crucial pour la transduction chimio-mécanique. Cette thèse étudie le mécanisme du recovery stroke par des simulations moléculaires. Partant d’une nouvelle structure cristallographique de la myosine VI, nous proposons un mécanisme original pour la transition dans lequel la remise en place du bras de levier n’est que faiblement couplée à l’activation de l’ATPase. En fait, nos calculs suggèrent qu’elle est déclenchée par les fluctuations thermiques de manière "ratchet-like", et en contradiction avec des modèles précédents prédisant un couplage fort. Nos résultats suggèrent comment les moteurs moléculaires pourraient exploiter les fluctuations conformationnelles spontanées pour produire du travail dans un environnement isotherme.