Thèse Révéler le Rôle des Prolines dans une Protéine Virale Désordonnée à l'Aide de la Fluoration de la Proline et de Nouvelles Méthodes Rmn 19F H/F - Université de Lille

Établissement : Université de Lille
École doctorale : Biologie Santé de Lille
Laboratoire de recherche : Biologie structurale intégrative
Direction de la thèse : Davy SINNAEVE ORCID 0000000325565895
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-28T23:59:59

[FRANÇAIS] Cette thèse portera sur l'étude par spectroscopie RMN d'un court fragment d'une région désordonnée de la protéine non-structurale 5A (NS5A). La NS5A est essentielle à la réplication du virus de l'hépatite C (VHC), mais le mécanisme moléculaire sous-jacent reste difficile à cerner. L'étude de cette région protéique est compliquée par la présence de multiples résidus d'acides aminés proline. Ceux-ci présentent des conformations inhabituelles qui régulent les propriétés structurelles globales de la protéine, mais leur fonctionnement précis n'est pas bien compris. Nous proposons une stratégie originale impliquant des variants de proline fluorés non-naturelle afin de modifier leurs propriétés, ce qui permettra de dévoiler leur rôle dans la dynamique conformationnelle globale des peptides. À cette fin, nous avons déjà mis au point des multiples variants de prolines fluorées avec des propriétés spectrales uniques, ainsi que des moyens computationnelle et spectroscopiques pour les caractériser au sein des peptides. Nous utiliserons des méthodes RMN avancées pour extraire des informations spectrales qui renseignent sur la dynamique conformationnelle au sein de la NS5A. En particulier, la RMN 19F sera un puissant indicateur. L'objectif principal de ce projet sera d'établir une image structurelle des peptides NS5A, révélant comment les prolines régulent la réplication du VHC. Ce projet contribuera aussi à l'élaboration d'une nouvelle méthodologie RMN.

Intrinsically disordered proteins (IDPs) are a class of proteins that are flexible and do not adopt a stable secondary and tertiary structure. They form a large part of the human proteome, with implications in many biological processes and diseases. Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy is at the forefront to investigate their structure-function properties at atomic resolution, as other structural biology methods such as cryo-EM or X-Ray crystallography cannot deal with their flexible nature.

This thesis will focus on the NMR study of a disordered region within the Non-Structural 5A (NS5A) Protein, a protein that is essential for Hepatitis C Virus (HCV) replication via an unknown molecular mechanism. Our lab has previously characterized a disordered segment of this protein, establishing with NMR that residual structural elements exist in it that are essential for binding to the human protein cyclophilin A, an essential step for viral replication. These residual structural elements appear to be regulated by the conformations of several proline residues; but we do not yet understand how. [1-3]

Proline is unique amongst all amino acids, known for its unusual conformations, such as its equilibrium between the trans and cis peptide bond configurations. It is also notorious for being challenging to characterize with standard NMR methods. Our group is currently developing a new strategy to approach this problem based on synthetically fluorinated prolines. Fluorination is an established strategy to enhance the properties of drugs or to investigate biomolecules. For this reason, fluorination of peptides and proteins in general has become an increasingly important topic within medicinal chemistry and structural biology. In the particular case of proline, the choice of fluorination pattern permits a precise and subtle control of its conformational properties, allowing to interrogate its role in the overall protein stability. Additionally, we can use 19F NMR. Fluorine-19 is a significantly more sensitive nucleus for probing conformational dynamics and intermolecular interactions compared to other NMR-sensitive nuclei. Our lab is currently developing a toolbox of fluorinated prolines with various fluorination patterns, having characterized them extensively using computational (Density Functional Theory) and NMR spectroscopic methods. [4-6]

We will use advanced and recently developed 1H, 13C, 15N and 19F NMR methods [7-11] to simplify the spectra of NS5A peptide fragments in order to extract spectral information (such as chemical shift perturbations, scalar couplings, NOEs, spin-relaxation rates). These can then be translated into a structural picture using molecular modelling techniques.

[FRANÇAIS] Les candidats doivent avoir une formation en (bio)chimie ou en physique, avec une forte affinité pour la chimie analytique ou physique. Une formation ou un intérêt marqué pour la spectroscopie RMN et les sciences biomoléculaires est fortement recommandé. Une approche enthousiaste, proactive et coopérative est attendue, ainsi que la capacité à travailler de manière autonome et en équipe. Les activités quotidiennes consisteront principalement en des travaux de recherche, mais le candidat devra également participer à des séminaires internes, des cours, des événements scientifiques locaux et internationaux, ainsi qu'à la supervision d'étudiants en master ou en stage. La collaboration et l'interaction avec les autres chercheurs de l'équipe seront encouragées. Le candidat devra présenter ses travaux sous forme de rapports écrits et d'exposés oraux, ce qui nécessite de bonnes compétences en communication. La communication professionnelle avec le directeur de thèse et les autres membres de l'équipe se fera en anglais.