Découverte de motifs relationnels en bioinformatique ...

D é c o u v e r t e d e m o t i f s r e l a t i o n n e l s e n b i o i n f o r m a t i q u e : a p p l i c a t i o n à l a p r é d i c t i o n d e s p o n t s d i s u l f u r e s d a n s l e s p r o t é i n e s I n g r i d J A C Q U E M I N P r o j e t S y m b i o s e , I R I S A , R e n n e s D i r e c t e u r d e t h è s e : J a c q u e s N i c o l a s 1 I . J a c q u e m i n T h è s e s o u t e n u e l e 7 d é c e m b r e 2 0 0 5O b j e c t i f d e l a t h è s e B i o i n f o : m o d è l e s f o r m e l s e t o p é r a t i o n n e l s e n • b i o l o g i e m o l é c u l a i r e B i o : p r é d i c t i o n d e s p o n t s d i s u l f u r e s é l é m e n t s • f o n d a m e n t a u x d e l a s t r u c t u r e d e s p r o t é i n e s I n f o : a p p r e n t i s s a g e s y m b o l i q u e • d e r e l a t i o n s s u r d e s s é q u e n c e s 2 I . J a c q u e m i n T h è s e s o u t e n u e l e 7 d é c e m b r e 2 0 0 5P l a n 1 . F o r m a l i s a t i o n d u p r o b l è m e b i o i n f o 2 . I n f é r e n c e g r a m m a t i c a l e 2 . 1 L a n g a g e s d e c o n t r ô l e 2 . 2 E x p é r i m e n t a t i o n s 2 . 3 L i m i t a t i o n s 3 . P r o g r a m m a t i o n l o g i q u e i n d u c t i v e 3 . 1 I n d u c t i o n s u r d e s s é q u e n c e s : K - m o d è l e s 3 . 2 U n n o u v e l a l g o r i t h m e h e u r i s t i q u e , I n H e r i t 3 . 3 E x p é r i m e n t a t i o n s 3 . 4 R é s u l t a t s 3 4 . C o n c l u s i o n e t p e r s p e c t i v e s I . J a c q u e m i n T h è s e s o u t e n u e l e 7 d é c e m b r e 2 0 0 5D é f i n i t i o n s o m m a i r e d ’ u n e p r o t é i n e P r o t é i n e = s u c c e s s i o n d ’ a c i d e s a m i n é s • 2 0 a c i d e s a m i n é s d i f f é r e n t s • R e p l i e m e n t d e l a p r o t é i n e : • S é q u e n c e F o n c t i o n S t r u c t u r e 3 D 4 I . J a c q u e m i n T h è s e s o u t e n u e l e 7 d é c e m b r e 2 0 0 5P r o b l è m e b i o l o g i q u e : l a p r é d i c t i o n d e s t r u c t u r e M é t h o d e s e x p é r i m e n t a l e s p o u r r é s o u d r e l a • s t r u c t u r e 3 D d e s p r o t é i n e s D i f f r a c t i o n d e s r a y o n s X s u r d e s c r i s t a u x S p e c t r o s c o p i e R M N 3 4 0 0 0 s t r u c t u r e s 3 D c o n n u e s ( P D B ) 2 4 0 0 0 0 0 s é q u e n c e s d e p r o t é i n e s i s s u e s d e s p r o j e t s d e s é q u e n ç a g e ( U n i P r o t ) I m p o r t a n c e d e p r é d i r e l a s t r u c t u r e 3 D à p a r t i r d e l a s é q u e n c e 5 I . J a c q u e m i n T h è s e s o u t e n u e l e 7 d é c e m b r e 2 0 0 5P r é d i c t i o n d e s t r u c t u r e s : u n e h i é r a r c h i e d e p r o b l è m e s R é s o l u t i o n d e s o u s - p r o b l è m e s à p a r t i r d e l a s é q u e n c e p r i m a i r e : P r é d i c t i o n s t r u c t u r e 2 D H é l i c e s F e u i l l e t s P r é d i c t i o n l i a i s o n s c h i m i q u e s P o n t s d i s u l f u r e s P o n t s s a l i n s L i a i s o n s h y d r o g è n e s P r é d i c t i o n s t r u c t u r e 3 D 6 I . J a c q u e m i n T h è s e s o u t e n u e l e 7 d é c e m b r e 2 0 0 5L e s p o n t s d i s u l f u r e s L i a i s o n c o v a l e n t e e n t r e 2 c y s t é i n e s • S t a b i l i t é d e l a s t r u c t u r e d e l a p r o t é i n e • b l 7 I . J a c q u e m i n T h è s e s o u t e n u e l e 7 d é c e m b r e 2 0 0 5P r é d i c t i o n d e s p o n t s d i s u l f u r e s à p a r t i r d e l a s é q u e n c e p r i m a i r e . . . G C C S D P R C A W R C … D e u x p r o b l è m e s : • P r é d i c t i o n d e l ’ é t a t d e s c y s t é i n e s C y s t é i n e s l i b r e s o u c y s t é i n e s o x y d é e s P r é d i c t i o n d e l ’ a p p a r i e m e n t d e s c y s t é i n e s o x y d é e s 8 I . J a c q u e m i n T h è s e s o u t e n u e l e 7 d é c e m b r e 2 0 0 5U t i l i s a t i o n d e l ’ a p p r e n t i s s a g e a u t o m a t i q u e s u r l e s s é q u e n c e s S A C G D T C A C G R C P M é t h o d e : É c h a n t i l l o n : R é s u l t a t : + : G C C S D P R C A W R C … P r o g r a m m e C l a s s i f i e u r d ’ a p p r e n t i s s a g e e x p l i c i t e - : G C C S D P R C A W R C … S A C G D T C A C G R C P 9 I . J a c q u e m i n T h è s e s o u t e n u e l e 7 d é c e m b r e 2 0 0 5É t a t d e l ’ a r t : p r é d i c t i o n d e s c y s t é i n e s o x y d é e s R é f é r e n c e s M é t h o d e s T a u x d e p r é d i c t i o n s c o r r e c t e s ( % ) [ F a r i s e l l i e t a l . , 1 9 9 9 ] R é s e a u x d e n e u r o n e s 8 1 + a l i g n e m e n t m u l t i p l e M u s k a l e t a l . , 1 9 9 0 ] R é s e a u x d e n e u r o n e s 8 1 . 4 [ F i s e r e t S i m o n , 2 0 0 0 ] C l a s s i f i e u r 8 2 + a l i g n e m e n t m u l t i p l e [ M u c c h i e l l i - G i o r g i e t a l . , 2 0 0 2 ] F o n c t i o n s l o g i q u e s 8 4 [ F r a s c o n i e t a l . , 2 0 0 2 ] S V M 8 5 [ C e r o n i e t a l . , 2 0 0 3 ] S V M 8 5 [ M a r t e l l i e t a l . , 2 0 0 2 ] R é s e a u x d e n e u r o n e s 8 8 + H M M [ S o n g e t a l . , 2 0 0 4 ] D i s c r i m i n a t e u r l i n é a i r e 8 9 [ C h e n e t a l . , 2 0 0 4 ] S V M 9 0 10 9 0 % d e p r é d i c t i o n I . J a c q u e m i n T h è s e s o u t e n u e l e 7 d é c e m b r e 2 0 0 5