Institut de Biologie StructuraleGrenoble / France

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Présentation

Responsable : J.Peters

Présentation

La spectroscopie neutronique constitue un outil unique pour caractériser les forces dans une structure de protéine et les mouvements thermiques associés à l’activité biologique. Dans le domaine élastique, elle permet de mesurer deux paramètres importants : l’amplitude moyenne des fluctuations atomiques au sein des macromolécules et la résilience de la structure macromoléculaire — ce dernier paramètre étant une quantification moyenne des forces qui maintiennent la structure de la protéine repliée et active. Par ailleurs, les neutrons sont diffusés différemment selon les isotopes et le remplacement des atomes d’hydrogène par du deuterium permet d’étudier des composants spécifiques de systèmes complexes. Nous utilisons la diffusion de neutrons pour étudier le rôle de la dynamique moléculaire dans la fonction biologique ainsi que sa sélection par l’évolution pour permettre aux structures de protéines de maintenir leur stabilité et leur activité dans différentes conditions extrêmes. Les systèmes étudiés sont des membranes et des protéines d’organismes extrémophiles, des cellules de bactéries et d’archaea adaptées à des températures extrêmes (psychrophiles ou thermophiles) et à des salinités extrêmes (halophiles) et des cellules animales dans différents états métaboliques ou états de stress.

Personnel

Permanents :
Judith Peters (UJF - Professeur)

Technicien :

Post-doc :
Nicolas Martinez

Thésards :
Jérémie Marion

Thèmes de recherche

  • Influence de l’hydratation sur la dynamique de membranes lipidiques modèles
  • Preuve directe des contributions de la chaîne d’acides aminés et principale à l’anharmonicité de protéines
  • De la molecule jusqu’à la cellule : le déchiffrage de ce qui fait de Pyrococcus yayanosii CH1 un piezophile stricte
  • Acetylcholinesterase : Acetylcholinesterase est une enzyme du système neural représentant un fort intérêt biomédical, surtout dans le cadre de maladies de démence sénile.

Mots clefs

Diffusion neutronique. Dynamique. Extrémophiles. Archaea. Conditions extrêmes d’environnement. Membranes lipidiques. Acétylcholinesterase. Mer profonde. Haute pression. Halophiles. Thermophiles. Piezophiles. Malates déhydrogénases.

Techniques spécialisées

  • Diffusion incohérente neutronique : étude de la dynamique de protéines et de cellules dans différentes conditions extérieures
  • Etudes sous haute pression : spectroscopie neutronique sous pression jusqu’à 7 kbar
  • High pressure studies : neutron spectroscopy under pressure up to 7 kbar

Services disponibles

Le spectromètre à neutrons thermiques à retro-diffusion IN13 à l’ILL
A cause de sa bonne résolution énergétique et son large moment transféré, le spectromètre à rétrodiffusion IN13 est particulièrement utile pour des études microscopiques du mouvement de particules individuelles (réorientations par sauts, diffusion rotationnelle et translationnelle, tunneling) observés par diffusion neutronique incohérente.

Publications marquantes

  • ZACCAI, G. 2000. How soft is a protein ? A protein dynamics force constant measured by neutron scattering. Science. 288:1604–1607.
  • TEHEI M, FRANZETTI B, WOOD K, GABEL F, FABIANI E, JASNIN M, ZAMPONI M, OESTERHELT D, ZACCAI G, GINZBURG M, GINZBURG BZ (2007). Neutron scattering reveals extremely slow cell water in a Dead Sea organism. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 104(3):2007, 766-771.
  • M.M. KOZA, H. SCHOBER, S.F. PARKER AND J. PETERS. Vibrational dynamics and phonon dispersion of polycrystalline ice XII and of high-density amorphous ice. PHYS. REV. B, 77 (2008), 104306, 1-9.
  • E. FABIANI, A. M. STADLER, D. MADERN, M. M. KOZA, M. TEHEI, M. HIRAI, G. ZACCAI Dynamics of apomyoglobin in the alpha-to-beta transition and of partially unfolded aggregated protein EUR BIOPHYS J (2009) 38:237–244.
  • TRAPP M., Gutberlet T., Jurányi F., Unruh T., Demé B., Tehei M., Peters J. Hydration dependent studies of highly aligned multilayer lipid membranes by neutron scattering. Journal of Chemical Physics 133, 164505-1-164505-7 (2010).