Expériences et modélisation par dynamique moléculaire gros-grain du transport de l'ADN à travers l'alpha-hémolysine

L'alpha-hémolysine est un nanopore protéique qui permet le transport de molécules ou d'ions à travers une bicouche lipidique. Elle est couramment utilisée dans les expériences de translocation à travers un nanopore et permet le passage d'acides nucléiques tels que l'ADN, sous forme simple brin. Des séquences d'ADN double brin peuvent ainsi être séparées par transport à travers cette protéine. Le mécanisme d'ouverture de ces molécules est toutefois encore incertain. La modélisation par dynamique moléculaire pourrait permettre d'obtenir les détails de ce processus. Cependant, les champs de force classique tout-atome ne permettent pas d'atteindre des durées de simulation suffisantes pour observer la translocation d'une molécule d'ADN. Une alternative est l'utilisation de champs de force gros-grain, qui regroupent plusieurs atomes en un seul site, réduisant ainsi le temps de calcul.Dans cette thèse, nous avons employé le champ de force MARTINI afin de modéliser le transport d'ions et de molécules d'ADN simple brin à travers l'alpha-hémolysine. De cette manière, les phénomènes d'asymétrie de courant, ou rectification, et de sélectivité pour les anions, tous deux caractéristiques de cette protéine ont pu être retrouvés. Nous avons également pu déterminer la répartition des ions dans le canal du pore, ainsi que les acides aminés chargés à l'origine de ces comportements particuliers du courant. De plus, l'utilisation de la méthode de dynamique moléculaire dirigée, qui consiste à appliquer une force sur la molécule pour forcer son passage dans le pore, a permis d'observer le transport d'un simple brin d'ADN à travers l'alpha-hémolysine, ouvrant la voie à des simulations de translocation de molécules double brin.De telles simulations pourraient permettre d'élucider l'origine des deux régimes d'ouverture de séquence en fonction de la longueur que nous avons mesurés expérimentalement par la technique de « resistive pulse ». Alpha-hemolysin is a protein nanopore which allows the transport of molecules or ions through a lipid bilayer. This protein is commonly used for translocation experiments through a nanopore and enables the passage of nucleic acids, such as DNA, in single-stranded form. Double-stranded DNA sequences can therefore be separated by transport through an alpha-hemolysin pore. However, the opening mechanism of these molecules is still questionable. Molecular dynamics modelling could provide details of this process. However, classical all-atom force fields