$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
L’incidence des maladies animales augmente, et ce phénomène est influencé par le changement climatique. L’augmentation de la température mondiale a entraîné la prolifération de micro-organismes et l’émergence d’agents pathogènes opportunistes, contribuant au développement de maladies virulentes et résistantes aux médicaments1. Le changement climatique affecte le sol, l’eau, la peau et le microbiome intestinal, entraînant un stress persistant sur la physiologie animale et l’adaptation environnementale. Il a été démontré que ce phénomène compromet les réponses immunitaires, rendant les animaux plus sensibles aux agents pathogènes émergents, ce qui peut avoir des conséquences mortelles et potentiellement conduire à l’extinction de certaines espèces 2,3,4,5. Un exemple marquant est le syndrome du museau blanc (SMB), une maladie causée par le champignon Pseudogymnoascus destructans, qui affecte les chauves-souris en hibernation. Cette maladie et d’autres n’ont pas été identifiées jusqu’à ce qu’une mortalité importante se soit produite sur le continent américain en 20066. Pour atténuer les dommages causés par ces agents pathogènes, les chercheurs se sont tournés vers l’administration d’antimycosiques, tels que l’itraconazole et le kétoconazole, et de probiotiques, y compris l’inoculation du microbiote bénéfique Pseudomonas fluorescens7. Un autre exemple de maladie causée par un champignon est celui d’Ophidiomyces ophiodiicola, un champignon qui provoque des dermatites et des maladies multisystémiques chez les serpents en captivité et sauvages 4,8.
Ces études soulignent la nécessité d’une sensibilisation et d’une compréhension accrues des maladies fongiques chez les animaux sauvages afin de mettre en œuvre rapidement des solutions pratiques. Des infections fongiques ont été signalées chez les amphibiens, et un agent pathogène prévalent qui affecte ces animaux est le champignon aquatique Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), qui provoque la chytridiomycose. Cette maladie provoque de graves lésions cutanées et perturbe le fonctionnement normal de la peau chez les animaux sensibles, ce qui peut entraîner la mort9. Cet agent pathogène s’est largement répandu depuis le 20e siècle, contribuant à l’extinction de 90 espèces d’amphibiens. La prévalence de ces infections pose un défi de taille pour les prévenir et identifier des traitements efficaces, car elles nécessitent la prise en compte de divers facteurs écologiques, physiologiques, du microbiome et d’autres facteurs10.
C’est un phénomène bien documenté que les micro-organismes pathogènes possèdent la capacité de développer rapidement des mécanismes de résistance par codage génétique, un processus qui peut être illustré par la production de pompes d’efflux externes pour les médicaments et les antibiotiques11. De plus, on a observé que ces micro-organismes modifient la composition lipidique membranaire dans le but de contrecarrer les effets de molécules spécifiques12. Le domaine des séquences protéiques a suscité un intérêt considérable, notamment dans le contexte de son intégration dans les approches de traitement et de la construction de modèles de structure protéique. Ces modèles sont conçus pour optimiser le temps et les ressources du laboratoire avant le début de la synthèse des protéines13. Dans ces cas, la prévention des infections est une tâche complexe qui fait appel à de multiples facteurs écologiques, physiologiques et du microbiome14. Cette approche facilite une gestion plus efficace du temps et des ressources en laboratoire et met l’accent sur la complexité de la tâche.
Dans le but d’améliorer le potentiel d’applications pratiques des composés existants, ainsi que de créer de nouveaux composés avec un potentiel plus important pour de telles applications, il est impératif d’utiliser l’expertise de diverses disciplines, notamment la chimie, la biologie moléculaire, la physique et la programmation. À cette fin, plusieurs outils sont disponibles, notamment I-TASSER (Iterative Threading ASSembly Refinement)15,16 et trRosetta 17,18 (prédiction de la structure des protéines par Rosetta restrainée par TRansform-restrained). la prédiction des protéines structurelles et UCSF Chimera (un système de visualisation pour la recherche exploratoire et l’analyse de l’Université de Californie à San Francisco)19 et HEX loria (un programme interactif d’amarrage des protéines et de superposition moléculaire)20 pour l’amarrage moléculaire et l’édition de fichiers PDB.
I-TASSER est un serveur en ligne automatisé qui prédit la structure et le fonctionnement. Ce programme est accessible via un navigateur web ou en téléchargement. Sur la page de soumission, les utilisateurs peuvent saisir la séquence au format FASTA ou télécharger une archive au format .txt. Le processus serveur implique l’identification de modèles structurels avec un certain degré d’homologie, comme décrit dans Serveur de méta-threading local LOMETS 20,21,22,23,24,25. Après le traitement d’un million de résultats potentiels par le serveur, un processus de filtration est lancé et les fragments sont sélectionnés en fonction de l’écart quadratique médian (RMSD), de la TM (une métrique utilisée pour évaluer la similarité structurelle entre deux modèles) et du C-score (une métrique utilisée pour évaluer la confiance des modèles structurels de protéines générés par les outils). Les utilisateurs peuvent personnaliser les résultats en fonction de paramètres prédéterminés fournis dans le programme ou saisir leurs propres valeurs en fonction de leur séquence spécifique ou de leurs attentes structurelles 20,21,22,23,24,25.
trRosetta est un programme très efficace pour la prédiction de la structure des protéines. Sur ce serveur, les utilisateurs peuvent soumettre des séquences dans un format d’archive, TXT, FASTA, séquence d’entrée ou séquences d’alignement multiples (MSA). Ce programme permet aux utilisateurs de choisir entre les modèles ou d’exécuter trRosetta-single pour le pliage de séquence. Ces serveurs utilisent un réseau d’apprentissage profond pour générer des prédictions structurelles. Le processus de prédiction de séquence implique une étape initiale de prédiction de la carte de contact et de distance, suivie de la sélection des cinq meilleurs modèles pour le modèle final et d’une étape visant à minimiser l’énergie pour le pliage et l’affinement17.
Le serveur HADDOCK (High Ambiguity Protein-Protein Docking) est un outil de calcul qui facilite l’amarrage flexible de deux fichiers PDB ou plus, englobant des structures de protéines, de peptides, de ligands et de récepteurs. Ce serveur utilise une approche qui intègre des AIR (Ambiguous Interaction Restraints), qui codent des informations à partir de protéines prédites ou identifiées pendant le processus d’amarrage. Les AIR englobent les restrictions en acides aminés, les classant comme acides aminés passifs ou actifs. L’incorporation d’acides aminés actifs est particulièrement importante, car ils indiquent des sites de liaison ou d’interaction potentiels entre les récepteurs protéiques. La conception du programme intègre l’exposition aux solvants dans le modèle26.
HEX Loria est un serveur interactif en ligne qui facilite l’analyse des complexes protéiques et l’amarrage moléculaire. Ce serveur peut lire les archives de coordonnées au format PDB (Protein Data Bank) et générer rapidement des calculs d’ancrage à l’aide de cibles graphiques NVIDIA ou CUDA. Le programme peut produire jusqu’à 1 000 prédictions d’amarrage et utilise la corrélation de Fourier pour les orientations globales de deux molécules27. L’interface HEX Loria est conçue pour être conviviale, permettant aux chercheurs de télécharger de manière transparente leurs structures protéiques et de configurer les paramètres pour les simulations d’amarrage. Il a été démontré que la capacité du serveur à utiliser des unités de traitement graphique NVIDIA ou CUDA entraîne une accélération substantielle du temps de calcul, permettant ainsi aux chercheurs d’obtenir des résultats plus rapidement. De plus, HEX Loria offre une gamme d’options de visualisation pour l’amarrage des résultats, permettant aux utilisateurs d’entreprendre une analyse détaillée des interactions protéine-protéine prévues.
L’utilisation de l’UCSF Chimera est impérative pour garantir l’exactitude des résultats de la recherche. Ce logiciel nécessite une installation pour l’exécution du présent protocole, et les fonctionnalités qui en découlent seront utilisées : mesure des distances interatomiques et diverses autres tâches analytiques. Le logiciel dispose de fonctionnalités telles que l’étiquetage, la coloration, le rendu de surface et l’exportation de figures aux formats JPG ou PNG. L’incorporation d’étiquettes et de couleurs facilite l’identification des acides aminés ayant une forte probabilité de contact entre le récepteur et la protéine antimicrobienne conçue. De plus, il permet de mesurer avec précision la distance entre ces acides aminés.
Ce protocole vise à identifier des options de traitement alternatives pour le problème de santé émergent qui afflige les amphibiens. La chytridiomycose, une infection fongique de la peau, a été observée à divers stades du développement des amphibiens. La principale source d’infection chez ces animaux est les plans d’eau où ils résident généralement et se livrent à diverses activités. La mise au point d’un agent antifongique efficace nécessite l’identification d’au moins trois cibles moléculaires : l’interaction avec la paroi cellulaire à l’aide de charges, la liaison à la membrane plasmique, et enfin, la liaison et l’interaction avec une protéine réceptrice au niveau de la membrane, qui joue un rôle vital dans le champignon Bd.