Relations Structure/Fonction des Métalloprotéines

Membres de l’équipe :

• Patricia Amara (chercheur CEA)
• Elodie Barbier (technicienne, CDD)
• Christine Cavazza (chercheur CEA)
• Claudine Darnault (technicienne CEA)
• Marina Iannello (technicienne, CDD)
• Hugo Lebrette (doctorant, université de Grenoble)
• Elodie Marinoni (doctorante, université de Grenoble)
• Lydie Martin (technicienne CEA)
• Yvain Nicolet (chercheur CEA)
• Cécile Tron (post doctorante, CDD)
• Xavier Vernède (ingénieur CEA)
• Anne Volbeda (chercheur CEA)

Présentation

Nous étudions les mécanismes catalytiques des métalloenzymes impliqués dans l’utilisation ou la production de molécules gazeuses comme l’H₂, le CO et le CO₂ (ex. : les hydrogénases, la CO déshydrogénase, la pyruvate ferrédoxine oxydoréductase), l’insertion des sites métalliques dans les protéines et leur maturation (ex. : pour les hydrogénases), ainsi que les voies de transport de nickel (ex : NikA, protéine de transport du nickel chez Escherichia coli). Deux autres aspects de notre activité consistent à étudier les mécanismes radicalaires des enzymes à S-adénosylméthionine (SAM), liée à un agrégat [4Fe-4S], et à la conception de métalloenzymes artificielles pour la catalyse d’oxydation énantiosélective. La plupart des protéines étudiées ont comme point commun une sensibilité importante à l’oxygène, nécessitant de travailler en conditions anaérobies.

Sujets de recherche

• utilisation de la chimie radicalaire par des enzymes à S-adénosylméthionine
• conception de métalloenzymes artificielles pour la catalyse de réactions énantiosélectives
• études fondamentales des hydrogénases et leur sensibilité à l’oxygène
• relations structure/fonction des enzymes pour la fixation de carbone en anaérobiose
• maturation de sites métalliques dans les protéines
• utilisation de la chimie computationnelle pour l’étude de mécanismes réactionnels dépendants de métaux, la reconnaissance des substrats et leur diffusion au sein des protéines
• études du transport et de l’homéostasie de Ni dans les microorganismes

Mots clefs

Enzymes à radical SAM - métalloenzymes artificielles - hydrogénases - inhibition par l’oxygène moléculaire - fixation anaérobique de carbone - maturation - chimie computationnelle - mécanismes catalytiques - diffusion de substrats/produits - conception d’enzymes - transport de Ni

Programmes de soutien

ANR HYLIOX, ANR ENZHYd, ANR AdoMEt & ANR HAMAC.

Méthodologies utilisées

purification, cristallisation et cristallocinétique de protéines en conditions anaérobies, cristallographie, chimie computationnelle.

Techniques spécialisées

manipulations sous atmosphère contrôlée

Services disponibles

boîtes à gants pour la purification des protéines, leur cristallisation (manuelle et automatisée) et la manipulation de cristaux.

Publications récentes sélectionnées

• Cavazza C, Bochot C, Rousselot-Pailley P, Carpentier P, Cherrier MV, Martin L, Marchi-Delapierre C, Fontecilla-Camps JC and Ménage S. Crystallographic snapshots of the reaction of aromatic C–H with O₂ catalysed by a protein-bound iron complex. Nature Chemistry (2010), 2:1069-76
• Reisner E, Powell DJ, Cavazza C, Fontecilla-Camps JC and Armstrong FA. Visible light-driven H₂ production by hydrogenases attached to dye-sensitized TIO₂ nanoparticles. J Am Chem Soc (2009) 131:18457-66
• Fontecilla-Camps JC, Amara P, Cavazza C, Nicolet Y and Volbeda A. Structure-function relationships of anaerobic gas-processing metalloenzymes. Nature (2009) 460:814-22
• Nicolet Y, Amara P, Mouesca JM and Fontecilla-Camps JC. Unexpected electron transfer mechanism upon AdoMet cleavage in radical SAM proteins. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (2009) 106:14867-71
• Volbeda A, Darnault C, Tan X, Lindahl PA and Fontecilla-Camps JC. Novel domain arrangement in the crystal structure of a truncated acetyl-CoA synthase from Moorella thermoacetica. Biochemistry (2009) 48:7916-26
• Cherrier MV, Cavazza C, Bochot C, Lemaire D and Fontecilla-Camps JC. Structural characterization of a putative endogenous metal chelator in the periplasmic nickel transporter NikA. Biochemistry (2008) 47:9937-43
• Nicolet Y, Rubach JK, Posewitz MC, Amara P, Mathevon C, Atta M, Fontecave M, Fontecilla-Camps JC. X-ray structure of the [FeFe]-hydrogenase maturase hydE from Thermotoga maritima. Journal of Biological Chemistry (2008), 283:18861-72
• Amara P, Fdez Galvan I, Fontecilla-Camps JC and Field MJ. The enamine intermediate may not be universal to thiamine catalysis. Angewandte Chemie International Edition England (2007) 46:9019-22
• Fontecilla-Camps JC, Volbeda A, Cavazza C and Nicolet Y. Structure/function relationships of [NiFe]- and [FeFe]-hydrogenases. Chemical Reviews (2007) 107:4273-303
• Cavazza C, Contreras-Martel C, Pieulle L, Chabriere E, Hatchikian EC and Fontecilla-Camps JC. Flexibility of thiamine diphosphate revealed by kinetic crystallographic studies of the reaction of pyruvate-ferredoxin oxidoreductase with pyruvate. Structure (2006) 14:217-24
• Walden WE, Selezneva AI, Dupuy J, Volbeda A, Fontecilla-Camps JC, Theil EC and Volz K. Crystal structure of iron regulatory protein 1 complexed with ferritin IRE-RNA. Science (2006) 314:1903-8.

Pages de couverture

Références :

• Y Nicolet, C Piras, P Legrand, CE Hatchikian, JC Fontecilla-Camps. Desulfovibrio fructosovorans iron hydrogenase : the structure shows unusual coordination to an active site Fe binuclear center. Structure (1999) 7:13-23
• M Frey, JC Fontecilla-Camps, A Volbeda. Ni,Fe-Hydrogenases, in Handbook of Metalloproteins ; A Messerschmidt, R Huber, T Poulos, K Wieghardt, Eds. ; John Wiley & Sons, Ltd : Chichester (2001) pp 880-96
• A Volbeda, MH Charon, C Piras, EC Hatchikian, M Frey, JC Fontecilla-Camps. Crystal Structure of the Nickel-Iron Hydrogenase from Desulfovibrio gigas, Nature (1995) 373:580-7
• A Volbeda, E Garcin, C Piras, AL de Lacey, VM Fernandez, EC Hatchikian, M Frey, JC Fontecilla-Camps. Structure of the [NiFe] hydrogenase active site : evidence for biologically uncommon Fe ligands. J Am Chem Soc (1996) 118:12989-96