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Institut de Biologie StructuraleGrenoble / France

Faits marquants

Martin Blackledge, lauréat d’une prestigieuse bourse européenne « ERC Advanced » 2019

Le Conseil européen de la recherche (European Research Council , ERC) vient de décerner une bourse "Advanced Grant" à Martin Blackledge, chercheur de l’Institut de Biologie Structurale de Grenoble (IBS - unité mixte de recherche CEA/CNRS/UGA), dans le cadre d’un projet visant à étudier les assemblages moléculaires très dynamiques et leur role dans la replication des virus.

Martin Blackledge est chef du groupe FDP et directeur adjoint de l’IBS. Son projet, intitulé « DynamicAssemblies » a reçu un soutien financier de la part de l’ERC qui s’élève à 2.5M € sur 5 ans. L’excellence scientifique au niveau européen est l’un des principaux critères de sélection de ces bourses qui doivent permettre à des scientifiques confirmés de proposer un sujet en rupture par rapport à leurs activités de recherche, tout en restant actifs au niveau scientifique.

Martin Blackledge a étudié la physique à l’Université de Manchester et a obtenu son doctorat (D. Phil) en 1987 sous la direction du professeur George Radda de l’Université d’Oxford. Il a commencé à travailler sur la RMN, en développant des méthodes de spectroscopie RMN in vivo. En 1989, il reçut une bourse de la Royal Society pour travailler à l’ETH de Zurich sous la supervision du professeur Richard Ernst (prix Nobel de chimie 1991) où il a commencé à mettre au point des méthodes pour étudier la dynamique biomoléculaire par RMN. Ayant découvert la beauté des Alpes, il a décidé de poursuivre ses travaux à l’Institut de Biologie Structurale de Grenoble, où il dirige depuis 2007 le groupe « Flexibilité et Dynamique des Protéines par RMN ».

Son groupe de recherche s’intéresse principalement à l’étude de la dynamique des protéines par RMN, souvent associée à des techniques biophysiques complémentaires et à la simulation moléculaire avancée, afin de caractériser le rôle de la flexibilité conformationnelle dans la fonction biologique. Il a publié plus de 200 articles dans ce domaine. Récemment, son groupe a utilisé ces techniques pour décrire des protéines hautement flexibles ou intrinsèquement désordonnées, pour cartographier leurs trajectoires d’interaction à résolution atomique et pour déterminer la relation entre leur comportement dynamique et leur mécanisme fonctionnel.

En quoi consiste le projet « DynamicAssemblies » ?

Les protéines intrinsèquement désordonnées (PIDs) sont présentes dans tous les protéomes connus, jouant un rôle important dans les mécanismes fonctionnels dans tous les aspects de la biologie. De nombreux assemblages moléculaires comprennent des composants hautement dynamiques et fonctionnellement essentiels. La description de tels complexes hautement désordonnés à une résolution atomique et résolue dans le temps, est extrêmement difficile, nécessitant la mise au point de méthodologies adaptées.
Le projet décrira en particulier le comportement structurel et dynamique des machines de réplication virale hautement désordonnées, leur cinétique d’interaction avec l’hôte et les partenaires viraux, les effets des modifications post-traductionnelles, leur assemblage et leurs mécanismes fonctionnels. Le projet permettra également d’identifier le rôle de ces protéines dans la séparation de phase et la formation d’organelles fonctionnelles sans membrane.
La spectroscopie RMN est un outil extrêmement sensible pour l’étude de systèmes moléculaires hautement dynamiques, permettant la caractérisation précise de la dynamique conformationnelle à longue portée et locale des PIDs et de leurs complexes, à une résolution atomique. Le développement de méthodes basées sur la RMN, combiné aux progrès de la spectroscopie de fluorescence, la cryo-microscopie électronique et la diffusion aux petits angles, soutenu par des développements parallèles en simulation moléculaire, fournira les outils essentiels pour étudier les mécanismes fonctionnels de ces complexes jusque-là inaccessibles.

Mots clés
Dynamique des protéines, RMN, protéines intrinsequement désordonnées, paramyxoviruses, rougeole, nucléocapside, auto-assemblage, simulation par dynamique moléculaire, fluorescence

Montant
2.5M € sur 5 ans

La structure des nucléocapsides de la rougeole visualisée en haute résolution

Le virus de la rougeole est un pathogène humain extrêmement contagieux. La maladie provoquée par ce virus connait actuellement une résurgence très forte dans beaucoup de pays du monde, dont la France. La réplication de ce virus nécessite l’encapsidation du génome à ARN par la nucléoprotéine virale dans des supra structures moléculaires nommées les nucléocapsides. Les chercheurs de l’IBS ont développé des méthodes expérimentales (1) pour encapsider un ARN particulier in vitro, permettant ainsi la détermination de la structure tridimensionnelle à haute résolution (3.3Å) de ces nucléocapsides (NCs) par cryo-microscopie électronique (2). Cette structure révèle les positions et la nature des interactions fines entre l’ARN et la nucléoprotéine. L’identification des acides aminés qui sont essentiels à l’encapsidation permet de mieux comprendre comment la polymérase à ARN du virus va pouvoir répliquer le virus.

1) Self-assembly of measles virus nucleocapsid-like particles : Kinetics and RNA sequence dependence. Milles, Jensen, Communie, Maurin, Schoehn, Ruigrok, Blackledge. Angew Chem Int Ed 55, 9356 (2016)

2) Assembly and cryo-EM structures of RNA-specific measles virus nucleocapsids provide mechanistic insight into paramyxoviral replication. Desfosses A, Milles S, Jensen MR, Guseva S, Colletier JP, Maurin D, Schoehn G, Gutsche I, Ruigrok RWH, Blackledge M. Proc Natl Acad Sci U S A. ; doi : 10.1073/pnas.1816417116.

Les secrets intimes de la photosymbiose dans le plancton marin

La photosymbiose entre une cellule hôte et des microalgues intracellulaires est fréquente dans le plancton océanique. Cependant, le fonctionnement de cette interaction et les mécanismes subcellulaires impliqués restait énigmatiques. Grâce à une combinaison de techniques d’imagerie notamment développées à Grenoble, les chercheurs viennent de montrer que l’organisation structurelle, la physiologie et l’état trophique des microalgues (les haptophytes Phaeocystis) changent considérablement lorsqu´elles sont en symbiose dans un hôte (acanthaires), par rapport à leur état libre en culture. En symbiose, la division cellulaire des algues est bloquée, la photosynthèse est améliorée et le volume cellulaire est multiplié par 10 avec un nombre plus élevé de chloroplastes (de 2 à 30) et de membranes thylakoïdes. Cette étude dévoile une transformation morphologique et métabolique sans précédent des microalgues après leur intégration dans un hôte, et suggère que cette symbiose correspond davantage à une stratégie de « culture » d’algues par l’acanthaire qu’à un véritable apport mutuel entre les deux espèces.

La plateforme de microscopie électronique de l’IBS-ISBG a été impliquée dans la préparation des échantillons de plancton et de cultures de microalgues pour l’imagerie en microscopie électronique et imagerie chimique. Un protocole spécifique a également été mis au point pour permettre de corréler les imageries structurales (TEM, SEM, FIB-SEM) avec l’imagerie chimique (microscopie de fluorescence-X, SIMS).

Ces résultats ont été publiés le 28 février dans la revue scientifique Current Biology et ont fait l’objet d’un communiqué de presse.

Algal Remodeling in a Ubiquitous Planktonic Photosymbiosis. Decelle J, Stryhanyuk H, Gallet B, Veronesi G, Schmidt M, Balzano S, Marro S, Uwizeye C, Jouneau PH, Lupette J, Jouhet J, Maréchal E, Schwab Y, Schieber NL, Tucoulou R, Richnow H, Finazzi G, Musat N. Current Biology ; doi : 10.1016/j.cub.2019.01.073