Probing a Continuum of Macro-molecular Assembly Models with Graph Templates of Complexes

Tom Dreyfus (1) , Valérie Doye (2) , Frédéric Cazals (1)

1 ABS - Algorithms, Biology, Structure
2 IJM (UMR_7592) - Institut Jacques Monod

Reconstruction by data integration is an emerging trend to reconstruct large protein assemblies, but uncertainties on the input data yield average models whose quantitative interpretation is challenging. This paper presents methods to probe fuzzy models of large assemblies against atomic resolution models of sub-systems. More precisely, consider a Toleranced Model (TOM) of a macro-molecular assembly, namely a continuum of nested shapes representing the assembly at multiple scales. Also consider a template namely an atomic resolution 3D model of a sub-system (a complex) of this assembly. We present graph-based algorithms performing a multi-scale assessment of the complexes of the TOM, by comparing the pairwise contacts which appear in the TOM against those of the template. We apply this machinery to recent average models of the Nuclear Pore Complex, and confront our observations to the latest experimental work.

La reconstruction par intégration de données est une modalité émergente pour reconstruire de gros assemblages macro-moléculaires, mais les incertitudes sur les entrées donnent lieu à la génération de modèles moyens dont l'interprétation quantitative est délicate. Ce travail présente des méthodes pour comparer de tels modèles moyens à des structures de sous-systèmes connus à résolution atomique. Plus précisément, considérons un modèle tolérancé (TOM) d'un assemblage, i.e. un continuum de formes imbriquées représentant l'assemblage à diverses échelles. Considérons également un {\em template}, i.e. un modèle à résolution atomique d'un sous-système. Nous présentons des outils dérivés de la théorie des graphes, permettant de comparer les contacts entre les protéines du TOM aux contacts du template. Nous utilisons ces outils pour analyser des modèles moyens du pore nucléaire récemment produits, et discutons nos résultats à la lumière des données expérimentales les plus récentes.

Domaines: Géométrie algorithmique [cs.CG]; Bio-informatique [q-bio.QM]; Bio-Informatique, Biologie Systémique [q-bio.QM]

Tom Dreyfus, Valérie Doye, Frédéric Cazals. Probing a Continuum of Macro-molecular Assembly Models with Graph Templates of Complexes. [Research Report] RR-8118, INRIA. 2012, pp.20. ⟨hal-00745558v2⟩