Modélisation Moléculaire

Modélisation Moléculaire

Responsable Serge Antonczak (Professeur des Universités)

Chemosim Lab : http://chemosim.unice.fr 
GDR Odorant-Odeur-Olfaction : https://gdro3.wordpress.com/

Axes de recherches

La recherche dans notre équipe est orientée autour des trois thèmes suivants : 
- la description des étapes moléculaires dans les sens chimiques (olfaction, gustation) 
- la recherche de relations entre stimuli odorants et réponses « humaines » (comportement, émotions…) 
- la caractérisation de mécanismes enzymatiques

Ces thèmes de recherche s’appuient sur notre expertise en méthodes de simulations moléculaires qui nous permettent de décrire les phénomènes d’interactions ligand-récepteur et de caractériser la réactivité de systèmes chimiques simples ou complexes. Pour cela, les méthodes que nous utilisons sont basées sur les principes de la mécanique quantique et des simulations de dynamique moléculaire mais aussi sur les approches de bioinformatique et de chemoinformatique. 
Depuis peu, nous avons la possibilité d’acquérir des valeurs de constantes physiologiques humaines (fréquence cardiaque, température de la peau, pression artérielle…) ce qui nous permet de relier la réponse du sujet, qu’elle soit consciente ou non, à un stimulus olfactif auquel il est soumis.

Permanents

Serge Antonczak (Professeur des Universités) 
Jérôme Golebiowski (Professeur des Universités) 
Martine Adrian-Scotto (Maître de Conférence) 
Sébastien Fiorucci (Maître de Conférence)

Doctorants / Postdoctorants

Jérémie Topin (Postdoc) 
Xiaojing Cong (Postdoc) 
Jean Baptiste Chéron (Doctorant) 
Caroline Bushdid (Doctorant)

Alumni

Gleb Novikov (Postdoc 2014) 
Julien Diharce (Post-Doc/ATER, 2015) 
Jeremie Topin (Post-Doc/ATER, 2012) 
Juan Fernandez-Carmona (Post-Doc 2010) 

Claire de March (thèse 2015) 
Julien Diharce (thèse 2014) 
Jérémie Topin (thèse 2012) 
Landry Charlier (thèse 2009)

Emmanuelle Bignon (M2R 2014) 
Marilyne Viano (M2R, 2014) 
Julien Diharce (M2R, 2011) 

Julie Breteau (M1, 2016) 
Chloé Pontet (M1, 2013) 
Emmanuelle Bignon (M1, 2013) 

Cédric Bouysset (L3, 2016) 
Iuri Casciuc (L3, 2015) 
Jeremy Mozin (L3, 2015)

1- Mécanismes Moléculaires de l’Olfaction

Bien que des progrès significatifs ont été fait sur la compréhension des bases moléculaires de la perception olfactive, de nombreuses questions restent en suspens. Au sein de notre équipe, nous utilisons des approches computationnelles afin de décrypter les mécanismes de la perception d’une odeur.

Nos contributions les plus significatives portent sur la compréhension des interaction odorants – récepteurs olfactifs [Charlier et al. CMLS 2012] [de March et al, FFJ 2015] [de March et al, Biochimie, 2014] [Topin et al. Chem Eur. J. 2014], sur la dynamique de ces édifices moléculaires [de March, Yu et al, JACS 2015] [Yu, de March et al, PNAS 2015] mais également sur les phénomènes péri-récepteurs [Heydel et al, 2013 Anat Records].

Vers les relations structure-émotions 
Depuis 2013, nous allons au-delà de l’aspect olfactif en étudiant l’aspect émotionnel de la perception olfactive. Des projets sont initiés avec nos partenaire coréens (DGIST) ou français (CR Neuro. Lyon) pour quantifier les émotions d’individus sentant. A terme, il s’agira d’établir des relations structure-émotions, médiées par les récepteurs olfactifs.

Vers les relations structure-goût 
Depuis 2014, notre groupe initie des études sur la structure et la fonction du récepteur aux molécules sucrantes. Ces études s’inspirent de nos démarches réalisées sur les récepteurs olfactifs afin de décrire les mécanismes à l’origine de l’activation de nos récepteurs au sucre. On peut ainsi espérer concevoir des édulcorants sur une base pharmacologique rationnelle.

2- Caractérisation de mécanismes enzymatiques :

Représentation schématique d’un complexe multienzymatique impliqué dans la biosynthèse des flavonoïdes

Au sein d’une cellule, les voies métaboliques consistent en une série de réactions biochimiques. Les enzymes catalysent la biosynthèse de métabolites, et le produit d’une réaction devient le substrat de la réaction suivante. Il a été suggéré que les enzymes impliquées dans une voie métabolique peuvent s’associer dans en des complexes multienzymatiques qui favoriseraient l’ensemble de la cascade. En effet, cette structure supramoléculaire permet l’acheminement des substrats entre les enzymes (Substrate Channeling) d’une façon plus efficace qu’une simple diffusion passant par le milieu physiologique. Pour ces études, nous utilisons des approches computationnelles nous permettant de décrypter les mécanismes enzymatiques impliqués dans la biosynthèse de produits naturels (QM/MM) et des méthodes basées sur la Dynamique Moléculaire pour étudier les comportement dynamiques des interactions enzymes/substrats.

Nos contributions les plus récentes portent sur la description des mécanismes de biosynthèse des flavonoïdes [Diharce et al. PCCP 2016] et de substances odorantes [F. Julien et al. Plant Mol. Biol 2014].

 


2016



2015


 


2014


  • C.A. de March and J. Golebiowski. A computational microscope focused on the sense of smell. Biochimie, 2014, 107A, 3-10
  • J. Topin, C.A. de March, L. Charlier, C. Ronin, S. Antonczak, J. Golebiowski. Discrimination between Olfactory Receptors agonists and non-agonistsChemistry, a European Journal, 2014,20, 10227-10230
  • C. Delasalle, C.A.de March, U. Meierhenrich, H. Brevard, J. Golebiowski, N. Baldovini. Structure-odor Relationships of β-Santalol analogues Chem. Biodiv, 2014, 11, 1843-1860
  • Topin, J., Diharce, J. Fiorucci, S., Antonczak, S. Golebiowski, J. O2 migration rates in [NiFe] hydrogenases. A joint approach combining free-energy calculations and kinetic modeling. J. Phys Chem. B., 2014118 (3), 676–681
  • Le Breton, N., Martinho M., Kuanysh K., Topin, J., Mileo, E., Blocquel, D., Habchi, J., Longhi, S., Rockenbauer, A., Golebiowski, J., Guigfliarelli, B., Marque, S., Belle, V. Diversification of EPR signatures in site directed spin labeling using a beta-phosphorylated nitroxide.PhysChemChemPhys, 2014, 16, 4202-4209
  • I. Kufareva, V. Katritch, Participants of GPCR Dock 2013#,R.C. Stevens, R. Abagyan Advances in GPCR Modeling Evaluated by the GPCR Dock 2013 Assessment : Meeting New Challenges.Structure. 2014, 22, 1120-1139
  • S. Fiorucci*, M. Zacharias. Chap. 20 : Computational antigenic epitope prediction by calculating electrostatic desolvation penalties of protein surface. in Immunoinformatics, R.K. De, N. Tomar, Springer (2014) p.365-374
  • F. Julien, S. Moja, A. Bony, S. Legrand, C. Petit, T. Benabdelkader, K. Poirot, S. Fiorucci, Y. Guitton, F. Nicole, S. Baudino, J.L.Magnard. Isolation and functional characterization of a t-cadinol synthase, a new sesquiterpene synthase from Lavandula angustifolia. Plant Mol. Biol., 2014, 84, 227-241.

 


2013


  • JM. Heydel, AM. Le Bon, P. Faure, F. Neiers, Y. Artur, J. Golebiowski, L. Briand Odorant-binding proteins and xenobiotic metabolizing enzymes : implications in olfactory peri-receptor events. Anatomical Record, 2013
  • J. Golebiowski, L. Charlier, J. Topin, S. Fiorucci, S. Antonczak Molecular features underlying the chemoreception of Odorant binding Proteins and Olfactory Receptors. Insights from molecular modeling and biophysical data. Chapter 96, in Flavour Sciences, 2013, 519-524
  • Charlier L, Topin J, de March CA, Lai PC, Crasto CJ, Golebiowski J. Molecular modelling of odorant/olfactory receptor complexes Methods Mol Biol. 2013 ;1003:53-65
  • N. Parassol, C. Bienvenu, C. Boglio, S. Fiorucci, D. Cerezo, X.M. Yu, G. Godeau, J. Greiner, P. Vierling, S. Noselli, C. Di Giorgio, V. Van de Bor. In vivo characterization of dynein-driven nanovectors using Drosophila oocytes. PlosOne, 2013, 8, e82908

 


2012


  • L. Charlier, J. Topin, C. Ronin, SK. Kim, WA. Goddard III, R. Efremov, J. Golebiowski How broadly tuned olfactory receptors equally recognize their agonists. Human OR1G1 as a test case.Cellular and Molecular Life Sciences, 2012, 69, 4205-4213
  • J. Golebiowski,* J. Topin, L. Charlier, L. Briand Interaction between odorants and proteins involved in the perception of smell. The case of Odorant-Binding Proteins probed by molecular modeling and biophysical data. Flavour and Fragrance Journal, 2012, 27, 445-453
  • J. Golebiowski, X. Fernandez Chimie des substances odorantes et physiologie de l’olfaction. 15 pages in « Les Huiles Essentielles. Tradition et Innovation ». 2012
  • J. Topin, M. Rousset, S. Antonczak, J. Golebiowski* Kinetics and thermodynamics of gas diffusion in a NiFe hydrogenase. Proteins Structure Function and Bioinformatics, 2012, 80, 677–682
  • M.Maïbèche, JM. Heydel, AM. Le Bon, J. Golebiowski, L. Briand Chap. 3.2. Périrécéption et protéines porteuses (Perireception and Odorant Binding Proteins) 9 pages in “ODORAT et GOUT : de la neurobiologie des sens chimiques aux applications agronomiques, industrielles et médicales” (380 pages), QUAE Ed. 2012
  • S. Schneider, A. Saladin, S. Fiorucci, C. Préviost, M. Zacharias, ATTRACT and PTools : Open sources programs for protein-protein docking. Chapter 15 in Computational Drug Discovery and Design, R. Baron, Springer (2012) p.221-232

 


2011


  • J. Golebiowski, S. Fiorucci, M. Adrian-Scotto, J. Fernandez-Carmona, S. Antonczak Molecular features underlying the perception of astringency as probed by molecular modeling. Molecular informatics, 2011, 30, 410-414

 


2010


  • S. Fiorucci, S. Antonczak, J. Golebiowski. Prediction/calculation of protein-protein binding affinities and mutation effects, Chapter 11, in Protein-protein complexes:Analysis, modelling and drug design. M. Zacharias Ed. imperial Press 2010
  • C. Roucairol, S. Azoulay, M.C. Nevers, J. Golebiowski, C. Créminon, J. Grassi, A. Burger, D. Duval.Design, synthesis and studies of triphosphate analogues for the production of anti AZT-TP antibodies. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2010, 20,987-990
  • M. Soriani, P. Petit, R. Grifantini, R. Petracca, G. Gancitano, E. Frigimelica, F. Nardelli, C. Garcia, S. Spinelli, G. Scarabelli, S. Fiorucci, R. Affentranger, M. Ferrer-Navarro, M. Zacharias, G. Colombo, L. Vuillard, X. Daura and G. Grandi. Exploiting antigenic diversity for vaccines design : the Chlamydia ArtJ paradigm. J. Biol. Chem, 2010, 285, 30126-30138.
  • S. Fiorucci, M. Zacharias. Binding site prediction and improved scoring during flexible protein-protein docking with ATTRACT. Proteins, 2010, 78(15), 3131-3139
  • S. Fiorucci, M. Zacharias. Prediction of protein-protein interaction sites using electrostatic desolvation profile. Biophys J. 2010, 98(9), 1921-1930.

 


2009


  • L. Charlier, D. Cabrol-Bass, J. Golebiowski . How does human odorant binding protein bind odorants ? The case of aldehydes studied by molecular dynamics. C.R Chimie, 2009, 12, 905-910
  • S. Antonczak, S. Fiorucci, J. Golebiowski, D. Cabrol-Bass. Theoretical investigations of the role played by Quercetinase Enzymes upon flavonoids oxygenolsysis mechanism. PhysChemChemPhys,2009, 11, 1491-1501
  • A. Saladin, S. Fiorucci, P. Poulain, C. Prevost, M. Zacharias. PTools : an opensource molecular docking library. BMC Struct. Biol, 2009, 9, 27.

 


2008


  • L. Charlier, S. Antonczak, E. Jacquin-joly, D. Cabrol-Bass, J. Golebiowski. Deciphering the selectivity of Bombyx mori pheromone binding protein for bombykol over bombykal. A theoretical approach. ChemPhysChem 2008,9, 2785-2793
  • S. Fiorucci ; J. Golebiowski ; D. Cabrol-Bass ; S. Antonczak . Molecular Simulations enlighten the binding mode between quercetine and lipoxygenase-3. PROTEINS : Structure, Function, and Bioinformatics, 2008,73, 290-298

 


2007


  • L. Charlier ; C. Nespoulous, S. Fiorucci, S. Antonczak ; J. Golebiowski Binding free energy prediction in strongly hydrophobic systems. Physical Chemistry Chemical Physics, 2007,9,5761-5771 .
  • S. Fiorucci ; J. Golebiowski ; D. Cabrol-Bass ; S. Antonczak . Molecular Simulations bring new insights into Flavonoid/Quercetinase Interaction Modes. PROTEINS : Structure, Function, and Bioinformatics, 2007, 67, 961-970
  • J. Golebiowski, S. Antonczak, S. Fiorucci, D. Cabrol-Bass Molecular mechanism underlying Odorant Binding Protein chemoreception. PROTEINS : Structure, Function, and Bioinformatics, 2007, 67, 448-458
  • S. Fiorucci ; J. Golebiowski ; D. Cabrol-Bass ; S. Antonczak. DFT Study of Quercetin Activated Forms Involved in Antiradical, Antioxidant, and Prooxidant Biological Processes. Journal of Agricultural Food and Chemistry, 2007, 55, 903-911
  • F. Berrue, O. P. Thomas, R. Laville, S. Prado, J. Golebiowski, R. Fernandez and P. Amade The marine sponge Plakortis zyggompha : a source of original bioactive polyketides. Tetrahedron, 2007, 63, 2328-2334

 


2006


  • S. Antoniotti, J. Golebiowski, D. Cabrol-Bass, E. Dunach Density functional theory investigations on acid-catalysed epoxide oxidative ring-opening by DMSO. Competition between oxidation processes. Journal of Molecular Structure THEOCHEM, 763, 2006 155-159
  • S. Fiorucci, J. Golebiowski, D. Cabrol-Bass, S. Antonczak Molecular Simulations reveal a new entry site in Quercetin 2,3-Dioxygenase. A pathway for dioxygen ?PROTEINS : Structure, Function, and Bioinformatics, 64, 2006, 845-850
  • J. Golebiowski, S. Antonczak, D. Cabrol-Bass Molecular dynamics studies of odorant binding protein free of ligand and complexed to pyrazine and octenol. Journal of Molecular Structure THEOCHEM, 763, 2006, 165-174

 


2005


  • U.J. Meierhenrich, J. Golebiowski, X. Fernandez, D. Cabrol-Bass De la molécule à l’odeur. (From a molecule to an odour) L’Actualité Chimique, septembre 2005, 29-40

 


2004


  • U.J. Meierhenrich, J. Golebiowski, X. Fernandez, D. Cabrol-Bass The molecular basis of olfactory chemoreception. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 43, 2004, 6410-6412 ; Angew. Chem. 116, 2004, 6570-6573
  • J. Golebiowski, S. Antonczak, J. Fernandez-Carmona, R. Condom, D. Cabrol-Bass Closing loop base pairs in RNA loop-loop complexes. Structural behaviour, interaction energy and solvation analysis through molecular dynamics simulations. Journal of Molecular Modeling , 10, 2004, 408-417
  • S. Antoniotti, S. Antonczak, J. Golebiowski Acid-Catalysed Oxidative Ring-Opening of Epoxide by DMSO. Theoretical Investigations on the Effect of Acid Catalysts and Substituents.Theoretical Chemistry Account, 112, 2004, 290 - 297
  • S. Fiorucci, J. Golebiowski, D. Cabrol-Bass, S. Antonczak Oxygenolysis of Flavonoid compounds. DFT Description of the Mechanism for Quercetin ChemPhysChem 2004, 5,1726-1733
  • J. Golebiowski, S. Antonczak, A. di-Giorgio, R. Condom, D. Cabrol-Bass Molecular Dynamics Simulation of Hepatis C Virus IRES IIId Domain : Structural Behaviour, Electrostatic and energetic Analysis. Journal of Molecular Modeling, 10, 2004, 60-68

 


2002


  • Golebiowski, J. ; Lamare, V., Ruiz-Lopez, M. F. Rb/Cs selectivity between Benzo21crown7 and riBenzo21Crown7. An ab initio study. Journal of Computational Chemistry 2002, 23(7), 724-731
  • Golebiowski, J. ; Lamare, V., Ruiz-Lopez, M. F. Quantum mechanical calculations on alkali complexes, in Calix2001. Chap. 18. Z. Asfari ; V. Böhmer ; J.M. Harrowfield ; J. Vicens eds. Kluwer Academic, Dordrecht. 2002
  • CPU/GPU serveurs & Stations de travail
  • Backup NAS
  • Molecular modeling software (Amber, Discovery Studio, Gaussian, ...) et d’analyse statistique (Unscrambler, Knime, ...)
  • Psychophysio (Procomp Infinity 800)

William A. Goddard (Caltech, USA)

Mingong Ma (U. Penn, USA)

Hiro Matsunami (Duke, USA)

Cheil Moon (DGIST, Corée)

Jérôme Waldispühl (McGill, Canada)

Martin Zacharias (Tech. Univ. Munich, Allemagne)

Moustafa Bensafi (CR Neuro Lyon)

Loïc Briand (INRA Dijon)

Philippe Robert (CHU Nice)

Catherine Ronin (U. Aix Marseille)


Prof. Serge Antonczak

  • Université Nice Sophia Antipolis, 
    U.F.R Sciences, 
    Institut de Chimie de Nice, UMR CNRS 7272, 
    28 avenue de Valrose, 
    06108 Nice, Cedex 2, 
    France
  • Serge.ANTONCZAK@unice.fr
  • +33 4 92 07 61 22 
    +33 4 92 07 61 51

Prof. Jérôme Golebiowski

  • Université Nice Sophia Antipolis, 
    U.F.R Sciences, 
    Institut de Chimie de Nice, UMR CNRS 7272, 
    28 avenue de Valrose, 
    06108 Nice, Cedex 2, 
    France
  • Jerome.Golebiowski@unice.fr
  • +33 4 92 07 61 20 
    +33 4 92 07 61 51