Centre de biophysique moléculaire - UPR 4301

• Spectromètres RMN

• Logiciels utilisés

• La technique en quelques mots

DESCRIPTIF DU TRAVAIL DE RECHERCHE

L’activité principale de l’équipe concerne la détermination de la structure 3D des biomolécules en solution, à partir des données issues de la RMN (Résonance Magnétique Nucléaire). L’objectif des ces études, en particulier pour les protéines, est d’établir ou affiner des relations entre les structures et les fonctions biologiques. Mais pour comprendre le rôle des biomolécules, il est souvent indispensable de les étudier en interaction les unes avec les autres (complexes ADN-protéines, protéine-peptide, protéine-ligand). L’analyse de leur dynamique est également très instructive. Ces études requièrent en général l’utilisation de molécules marquées 15N ou doublement marquées 15N et 13C.

1. Structures 3D de protéines et relations structure-ativité

Dans les 5 dernières années, l’équipe a étudié la structure d’une quinzaine de petites protéines antimicrobiennes, majoritairement issues des insectes, mais aussi d’arthropodes ou encore d’oiseaux. Elles participent à la réponse immunitaire et présentent un spectre d’activité très large, à la fois antibactérien et antifongique. L’objectif non seulement de comprendre les relations entre leur structure et leur fonction mais aussi de concevoir des molécules plus actives ou ayant une activité plus ciblée.

Deux autres projets structuraux autours du thèème des antimicrobiens portent également sur :

• le peptide d’origine végétale PA1b, l’une des rares entomotoxine peptidique connue, qui possède une activité insecticide contre d’importants ravageurs des cultures.
• Les Métallo-ß-lactamases qui, en hydrolysant les antibiotiques de type pénicilline, constituent l’un des principaux modes de résistance bactérienne aux antibiotiques.

2. Etudes structurales de complexes biomoléculaires : dynamique et interactions

Diverses techniques de RMN- multidimensionnelle sont utilisées pour obtenir des informations sur les interactions biomoléculaires : séquences équipées de demi filtres 13C et/ou 15N pour la recherche des NOEs intermoléculaires, séquences permettant le transfert de saturation par STD-NMR entre une enzyme et son substrat, détermination de la variation de déplacements chimiques entre une forme libre et une forme complexée, utilisation de sondes paramagnétiques, mesure des couplages dipolaires résiduels en milieux faiblement orientés, etc.

Les structures des molécules mises en interaction peuvent être déjà connues (déposées dans la Protein Data Bank), modélisée par homologie, ou déterminées à partir des données RMN. Les techniques de docking sont utilisées pour construire les modèles de complexes moléculaires (complexes ADN-protéines, protéine-peptide, protéine-ligand). La dynamique interne des molécules libres et des complexes est également étudiée, pour comprendre les moléculaires mouvements qui ont lieu, en particulier dans la zone d’interaction.

Nos études récentes ou en cours portent sur :

• le polymorphisme de la tige boucle SL1 de l’ARN rétroviral de HIV1

La dimérisation du génome de VIH est une étape clé du cycle rétroviral. Dans un premier temps un dimère instable boucle-boucle est formé, puis sous l’effet de la protéine NCp7 il se rèarrange pour donner un dimère plus stable appelé duplexe étendu. A new NMR solution structure of the SL1 HIV-1(Lai) loop-loop dimmer, Kieken, F ; Paquet, F ; Brule, F ; Paoletti, J ; Lancelot, G. NUCLEIC ACIDS RESEARCH 34 (1) 343-352 (2006).

• le complexe entre le domaine myb de la protéine TRF2 et l’ADN télomérique humain Les télomères sont des complexes nucléoprotéiques situés aux extrémités des chromosomes. Pour expliquer leur rôle protecteur, notamment contre les ligases et les nucléases, un modèle de boucle télomérique faisant intervenir la protéine TRF2 est proposé dans la littérature.

• la protéine d’archeabactérie MC1, qui courbe l’ADN, et ses complexes nucléoprotéiques

La protéine MC1 est une petite protéine architecturale issue de Methanosarcines. Elle a la propriété de courber et de compacter l’ADN de ces Archae.

• les protéines de transfert de lipides de plantes (LTP), libres ou complexées. Elles sont impliquées dans les mécanismes de défense des plantes.

• la protéine humaine RKIP de la famille des PEBPs (PhosphatidylEthanolamine Binding Protein) qui inhibe la kinase Raf. Elle est impliquée dans les processus cancéreux et agit comme un suppresseur de métastases.

• les interactions enzymes – substrat dans le cas des glycosyltransférases, impliquées dans le premier maillon de la biosynthèse des O-glycanes de type mucines.

• la cinétique de repliement de la protéine dimérique HU impliquée dans la réponse au froid.

• la mitogaligine, nouvel effecteur de la mort cellulaire programmée, et ses interactions avec les membranes.

  Voir la liste des principales publications

• Landon, C ; Barbault, F ; Legrain, M ; Guenneugues, M ; Vovelle, F. Rational design of peptides active against the Gram positive bacteria Staphylococcus aureus, PROTEINS 72 (1) 229-239 (2008).

• Jouvensal, L ; Fazio, MA ; Vovelle, F ; Bulet, P ; Miranda, MTM ; Daffre, S ; Miranda, A. Biological and structural characterization of new linear gomesin analogues with improved therapeutic indices, BIOPOLYMERS 88 (3) 386-400 (2007).

• Kieken, F ; Paquet, F ; Brule, F ; Paoletti, J ; Lancelot, G. A new NMR solution structure of the SL1 HIV-1(Lai) loop-loop dimmer, NUCLEIC ACIDS RESEARCH 34 (1) 343-352 (2006).

• Da Silva, P ; Landon, C ; Beltoise, R ; Ponchet, M ; Vovelle, F. Accessibility of tobacco lipid transfer protein cavity revealed by N-15 NMR relaxation studies and molecular dynamics simulations, PROTEINS-STRUCTURE FUNCTION AND BIOINFORMATICS 64 (1) 124-132 (2006).

• Landon, C ; Thouzeau, C ; Labbe, H ; Bulet, P ; Vovelle, F. Solution structure of spheniscin, a β-defensin from the penguin stomach, JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY 279 (29) 30433-30439 (2004).

• Paquet, F ; Culard, F ; Barbault, F ; Maurizot, JC ; Lancelot, G. NMR solution structure of the archaebacterial chromosomal protein MC1 reveals a new protein fold, BIOCHEMISTRY 43 (47) 14971-14978 (2004).

  ILLUSTRATIONS

antimicrobiennes - 20.1 ko

LTP - 5.3 ko

PEBPs - 2.7 ko

LANDON Céline Chargée de recherche CNRS , Responsable de l’équipe   @

KEITA-PAQUET Françoise Chargée de recherche CNRS   @

JOUVENSAL Laurence Maître de conférences, Université d’Orléans   @

LOTH Karine Maître de conférences, Université d’Orléans @

MEUDAL Hervé Assistant-ingénieur CNRS   @

SENILLE Violette Doctorante @