Prédire l'Interaction des Protéines de la Superfamille du MHC avec la Beta2-Microglobuline en Combinant Classifieur Bayesien et Alignement Multiple

Motivations: Les proteines du complexe majeur d’histocompatibilite (MHC) assurent une fonction essentielle au sein du systeme immunitaire, en presentant des peptides du soi ou des peptides antigeniques aux recepteurs T. La liaison non covalente de la beta2-microglobuline aux proteines du MHC de classe I est necessaire a leur expression a la surface cellulaire et a la presentation des peptides. La superfamille du MHC regroupe les proteines de structure homologue aux proteines MHC-I. Ces proteines sont impliquees dans une grande variete de processus biologiques et interagissent ou non avec la beta2-microglobuline. La prediction de la liaison (ou de l'absence de liaison) a la beta2-microglobuline, pour des proteines de la superfamille du MHC nouvellement identifiees, permettrait d’une part d’indiquer leur mecanisme de reconnaissance moleculaire, et d’autre part de detecter des mutants pathologiques dont l’expression a la surface cellulaire est affectee. La description standardisee des domaines et la methode d'alignement (pour partie structurale) mises en place au sein d'IMGT s’appliquent avec succes aux proteines de la superfamille du MHC malgre leur faible similarite de sequence, et fournissent une numerotation unique des residus qui favorise le developpement d'une telle approche predictive. Resultats: La methode proposee combine un classifieur Bayesien dit naif et la numerotation unique IMGT. Elle est composee de deux etapes : un ensemble de descripteurs binaires discriminants (associant une position dans l’alignement et un groupe d’acides amines) est tout d’abord extrait des donnees ; les frequences de ces descripteurs sont ensuite estimees conditionnellement aux classes que l’on cherche a separer, pour construire le classifieur. Nous appliquons cette approche a un jeu de donnees compose de 807 sequences alignees, correspondant aux alleles de 47 genes de la superfamille du MHC. 18 descripteurs sont selectionnes pour leur capacite a discriminer les proteines selon qu’elles se lient ou non a la beta2-microglobuline. L’analyse structurale des proteines du jeu de donnees montre que ces descripteurs correspondent a des sites potentiels de contact a la beta2-microglobuline ou a des sites impliques dans le maintien d’une conformation favorable au contact. La performance du classifieur est evaluee par la procedure de ''leave-one-out'', declinee en 3 modes qui distinguent les cas ou la prediction concerne un nouveau gene, une espece non referencee au sein des donnees ou un nouveau type de recepteur, avec respectivement 98%, 93% et 79% de succes. Ces taux eleves de bonne prediction mettent en evidence l’efficacite de l’approche proposee, qui devrait trouver des applications dans d’autres problematiques biologiques. Donnees complementaires: Les sequences alignees de la superfamille du MHC qui composent le jeu de donnees sont accessibles dans les sections MHC et RPI d’IMGT Repertoire ; les structures actuellement resolues sont accessibles sous forme de fichiers de coordonnees annotes dans IMGT/3Dstructure-DB (http://imgt.cines.fr).