Institut de Biologie StructuraleGrenoble / France

2009

Un mécanisme complexe explique comment une protéine fluorescente change de couleur

Les protéines fluorescentes de la famille GFP sont extrêmement populaires car grâce à leur bioluminescence endogène, ce sont d’excellents marqueurs pour l’imagerie cellulaire. Ces dernières années de nouvelles protéines fluorescentes, dite "photoactivables", ont été développées, dont les propriétés de fluorescence changent en fonction des conditions selon lesquelles elles sont illuminées. Ces protéines fluorescentes photoactivables sont à la base de nouvelles méthodes d’imagerie de fluorescence "super-résolution", qui permettent d’obtenir des images de cellules vivantes avec une résolution nanomètrique. L’une des protéines photoactivables les plus utilisées en nanoscopie est la protéine EosFP. Cette protéine fluoresce normalement en vert, mais lorsqu’on l’illumine avec de la lumière violette, la fluorescence passe au rouge. Ce mécanisme de photo-conversion implique la cassure de la chaîne peptidique de la protéine à proximité immédiate du chromophore, ce qui résulte en une élongation du système conjugué. Mais l’origine de cette cassure n’était jusqu’à ce jour pas bien comprise. En utilisant des méthodes de simulation basées sur la recherche de chemins réactionnels à partir d’une modélisation de la protéine de type "QM/MM", et à partir des structures ristallographiques des états verts et rouges de EosFP, nous avons pu expliquer le mécanisme de photo-conversion. Lorsque la protéine absorbe un photon violet, elle passe dans un état excité "standard" de type singulet. Cependant, environ une fois sur 1000, cet état excité est converti dans un état "triplet", une transition normalement interdite. Dans cet état triplet, un mécanisme de transfert de proton peut avoir lieu, qui génère une cascade d’événements aboutissant finalement à la cassure de la liaison peptidique et à l’élongation du système conjugué. EosFP fluoresce alors en rouge. Ce travail est une avancée dans la connaissance des mécanismes des protéines fluorescentes photo activables, et permet d’envisager le
développement de variants améliorées.

Photoconversion of the Fluorescent Protein EosFP : A Hybrid Potential Simulation Study Reveals Intersystem Crossings. Micka l Lelimousin, Virgile Adam, G. Ulrich Nienhaus, Dominique Bourgeois and Martin J. Field. JACS ;131(46):16814-23.

Le coté “gagophile” des chimiokines

La capacité des cellules à migrer de façon dirigée, ou chemotaxis, est fondamentale au cours de l’inflammation ainsi que dans de nombreuses autres conditions physiopathologiques. Dans l’organisme, les cellules sont guidées par une famille de protéines, récemment identifiée, les chimiokines. Pour fonctionner de la sorte, ces molécules, qui sont solubles, doivent être localisées et immobilisées dans les tissus, fonctionnant alors comme des “adresses moléculaires”. Cette immobilisation est rendue possible par un groupe de polysaccharides acides, les glycosaminoglycanes - ou GAGs – présent à la surface des cellules et dans les matrices extracellulaires, et avec lesquels toutes les chimiokines interagissent. Les interactions chimiokines-GAGs permettent la réalisation de gradients de concentrations que les cellules peuvent suivre, et atteindre ainsi leur destination. La caractérisation structurale et biochimique des interfaces entre chimiokines et GAGs permettent l’ingénierie de glyco-mimétiques pouvant réguler ce système biologique.

The molecular basis and functional implications of chemokine interactions with heparan sulphate. Lortat-Jacob H. Curr. Opin. Struct. Biol. 19, 543-548

Comment les protéines fluorescentes scintillent ?

Les protéines fluorescentes de la famille GFP sont des marqueurs remarquables pour l’imagerie cellulaire. Leur faible photo-stabilité, cependant, constitue leur principal défaut. Si l’on observe au microscope une molécule unique fluorescente (une protéine fluorescente, ou un chromophore organique par exemple), on s’aperçoit qu’elle scintille : la fluorescence n’est pas constante dans le temps, mais alterne entre des périodes "allumées" et des périodes "éteintes". Dans le cas des GFP, l’origine moléculaire et structurale de ce scintillement reste mystérieux. Des réactions à l’état excité peuvent générer une perte transitoire de fluorescence, comme le passage à l’état triplet, une protonation du chromophore, ou encore une isomérisation. Une autre possibilité consiste en un transfert d’électrons photo-induit, résultant en la production d’une espèce radicalaire instable et non fluorescente.
Dans ce travail nous avons mis en évidence une telle espèce radicalaire, générée par les rayons X du Synchrotron Européen. En combinant cristallographie, spectroscopie Raman, et spectroscopie d’absorption et de fluorescence, nous avons pu montrer que l’état radicalaire s’accompagne d’une grande distorsion du chromophore, expliquant la perte de fluorescence. Il s’agit de la première étude montrant une protéine fluorescente dans un état transitoirement éteint. Cette étude pourrait permettre d’élaborer des variants dont la photo stabilité serait améliorée. Elle montre aussi l’importance des réactions de transfert d’électrons dans les protéines fluorescentes.

Structural Basis of X-ray-Induced Transient Photobleaching in a Photoactivatable Green Fluorescent Protein. Adam V, Carpentier P, Violot S, Lelimousin M, Darnault C, Nienhaus GU, Bourgeois D. J Am Chem Soc. ;131(50):18063-5.

Vers une représentation unifiée de la dynamique structurale des protéines en solution ?

La dynamique joue un rôle essentiel dans la fonction des protéines et une compréhension plus profonde de ce rôle va sûrement contribuer à un développement plus rationnel des produits pharmacologiques. La résonance magnétique nucléaire (RMN) est un outil extrêmement puissant pour étudier la dynamique des protéines. Les mouvements allant de la nanoseconde à la milliseconde sont d’un intérêt particulier car ils sont impliqués dans des processus biologiquement importants : catalyse, transmission du signal, interactions entre molécules et mouvements impliquant plusieurs domaines d’une même molécule. Malgré leur importance, la nature de ces mouvements reste très peu comprise.
Les méthodes classiques de simulation par dynamique moléculaire ne permettent pas d’accéder à ce type de mouvement. Les chercheurs de l’IBS ont combiné de nouvelles techniques de RMN à haute résolution avec une technique novatrice de simulation appelée dynamique moléculaire accélérée. Avec cette méthodologie ils peuvent déterminer les mouvements lents d’une protéine et cartographier l’ensemble des conformations prises naturellement par une protéine.
Cette méthodologie permet non seulement de comprendre la distribution et le rôle des mouvements dans les protéines sur les échelles de temps allant de la nano jusqu’à la milli-seconde, mais est également un outil essentiel pour extraire l’information très riche présente dans chaque spectre RMN.

Towards A Unified Representation of Protein Structural Dynamics in Solution. P.R.L. Markwick,G. Bouvignies, L. Salmon, J.A. McCammon, M. Nilges and M. Blackledge. J.Am.Chem.Soc. 131(46) : 16968-16975, 2009.

Fête de la Science 2009 à l’IBS

Pour la 18eme édition de la Fête de la Science, l’IBS a organisé l’opération "Biologie en Fête" avec deux actions :
- « Au cœur du vivant, les protéines se dévoilent » : des visites à destination des classes de lycées du 18 au 20 novembre
- « Regards croisés sur le Vivant » : une manifestation grand public le samedi 21/11 (avec la participation de deux autres instituts du CEA Grenoble : l’iRTSV et l’INAC).

Une centaine de lycéens en classe de première ont ainsi suivi une présentation générale sur les protéines, les méthodes employées à l’IBS pour connaître leur structure et également les métiers de la recherche. Ils ont ensuite visité un laboratoire et mener des expérimentations. Ce format de visite a enchanté 91 % d’entre eux.

Le samedi 21 novembre, un public familial important (158 personnes) a pu profiter d’un large éventail d’animations :
- une présentation générale donnant les bases de biologie (de la cellule à l’ADN),
- un atelier « Découverte des protéines » pour les enfants de 8 à 12 ans
- une visite commentée du laboratoire de cristallographie de l’IBS
- six stands présentés par des chercheurs des 3 instituts organisateurs (Intérêt des modèles vivants - biopuces - protéines - lésions et réparation de l’ADN - mesure des interactions biologiques - visualisation de modèles de virus par stéréoscopie)
- des films et posters en libre consultation


Crédit photo : IBS/O.Kaikati

Au total une cinquantaine de volontaires se sont mobilisés pour accueillir grands et petits et diffuser la culture scientifique, un effort de mobilisation sans précédent qui a été largement couronné de succès.

Une équipe de l’IBS reçoit le label « Equipe FRM 2009 »

L’équipe d’Andrea Dessen a reçu le label « Equipe FRM 2009 » de la Fondation pour la Recherche Medicale dans le cadre du programme « Espoirs de la recherche », pour ses travaux sur "Le mécanisme de biosynthèse de la paroi cellulaire des bactéries, une cible pour le développement de nouveaux antibiotiques".

Le programme « Espoirs de la recherche » accorde des financements récurrents sur trois ans à une vingtaine d’équipes de recherches labellisées « Équipes FRM », sélectionnées sur la base de projets particulièrement innovants porteur d’espoir de progrès dans le domaine de la santé.

Le code des histones : un nouveau mode de lecture présenté dans Nature

Des chercheurs découvrent une nouvelle façon de lire le code des histones en étudiant l’ADN des spermatozoïdes

Structure atomique de BD1
La protéine Brdt est impliquée dans la compaction de la chromatine
hyper-acetylée
durant la spermatogenese. Elle reconnait cette acetylation
principalement par un de ses deux
bromodomains, BD1. L’arrière-plan montre l’ADN dans le noyau des
cellules dont la
chromatine est acetylée, en l’absence (en haut à gauche) et en présence
(en bas à droite)
de Brdt. Le premier plan montre la structure atomique de BD1 avec un
peptide d’un histone diacetylé.

Dans leur quête de vitesse et d’hydrodynamisme, les nageurs olympiques se rasent ou se glissent dans des combinaisons de haute technologie. Dans le corps, les spermatozoïdes sont les seules cellules qui nagent. La vitesse étant cruciale pour la fertilité, ils ont développé des stratégies pour acquérir un hydrodynamisme exceptionnel. Les scientifiques de l’Institut de biologie structurale Jean-Pierre Ebel (IBS), ainsi que du Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL) et de l’Institut Albert Bonniot ont étudié les secrets de la rapidité des spermatozoïdes. Leurs travaux, publiés dans Nature, montrent comment une protéine, Brdt, dirige le reconditionnement de l’ADN du sperme. [Suite du communiqué...]

Cooperative binding of two acetylation marks on a histone tail by a single bromodomain.
Morinière, J., Rousseaux, S., Steuerwald, U., Soler-López, M., Curtet, S., Vitte, A-L., Govin, J., Gaucher, J., Sadoul, K., Hart, D.J., Krijgsveld, J., Khochbin, S., Müller, C.W. & Petosa, C.
Nature, 461(7264):664-8.

Des chercheurs de l’IBS sur Ushuaïa TV le 30 septembre

Des chercheurs de l’IBS figurent parmi les acteurs du premier épisode d’une série documentaire internationale intitulée "Artisans du Changement", qui sera diffusée à partir du mercredi 30 septembre sur Ushuaïa TV (diffusion hebdomadaire, 10 épisodes).

Dans cet épisode "Imiter, c’est innover", M.Vivaudou présente le travail de son équipe sur un nouveau type de biocapteur.

En savoir plus sur "Artisans du Changement"

Conception d’une hydrogénase résistant à l’oxygène

L’équipe "métalloprotéines" du LCCP a contribué à la conception et la caractérisation des mutants d’une hydrogénase à [NiFe] qui, contrairement à l’enzyme sauvage, gardent une activité catalytique en présence de l’oxygène moléculaire. Ceci est une étape important vers des applications où ces enzymes sont utilisées pour produire de façon propre de l’hydrogène, vecteur énergétique du futur, à partir de l’eau et de la lumière du soleil.

Introduction of methionines in the gas channel makes [NiFe] hydrogenase aero-tolerant. Dementin S, Leroux F, Cournac L, de Lacey AL, Volbeda A, Leger C, Burlat B, Martinez N, Champ S, Martin L, Sanganas O, Haumann M, Fernandez VM, Guigliarelli B, Fontecilla-Camps JC and Rousset M. Journal of the American Chemical Society (2009) 131(29) : 10156-10164

Protéines et sucres s’allient contre le VIH

Des chercheurs de l’Institut de Biologie Structurale de Grenoble (Institut mixte CEA/CNRS/UJF) en collaboration avec l’institut Pasteur et l’Université d’Orsay ont développé une nouvelle molécule appelée CD4-HS capable de bloquer l’entrée du VIH dans les cellules. Contrairement aux traitements actuellement disponibles qui visent à bloquer la réplication du virus, cette alliance tout à fait originale entre sucre et protéine représente une nouvelle stratégie thérapeutique prometteuse visant à agir bien avant l’entrée du virus dans la cellule. Les modalités de synthèse et le mécanisme d’action de cette molécule sont publiés online par la revue Nature Chemical Biology... Suite du Communiqué de presse

A synthetic CD4-HS glycoconjugate inhibits both CCR5 and CXCR4 HIV-1 attachment and entry. Baleux F., Loureiro-Morais L., Hersant Y., Clayette P., Arenzana-Seisdedos F., Bonnaffé B. Lortat-Jacob H., Nature Chem. Biol. 5, 743-748.

La fixation de la molécule CD4/HS va bloquer en une seule fois les deux sites de reconnaissance de la gp120, empêchant ainsi les interactions avec CD4 et avec les corécepteurs. L’entrée du virus dans la cellule ne pourra plus se faire.

Transfert d’électron inattendu dans le mécanisme des protéines radical SAM dépendantes

Les protéines radicalaires à S-adénosine-L-méthionine (SAM ou AdoMet) sont impliquées dans des réactions chimiques complexes telles que la synthèse de cofacteur, l’activation de protéines radicalaires et la maturation de sites catalytiques organométalliques complexes. Dans la première étape de la réaction, commune à toutes ces protéines, un agrégat [Fe4S4] conservé donne un électron pour cliver l’AdoMet en méthionine et en une espèce radicalaire 5’dA. hautement réactive. Nous avons utilisé la cristallographie des protéines et la chimie computationnelle pour montrer que le mécanisme de génération du radical devrait être commun à toutes les protéines à radical 5’dA. et que le transfert d’électron se fait via le Fe unique de l’agrégat, indépendamment du fait que l’AdoMet soit cofacteur ou substrat.

Unexpected electron transfer mechanism upon AdoMet cleavage in radical SAM proteins.
Yvain Nicolet, Patricia Amara, Jean-Marie Mouesca, and Juan C.
Fontecilla-Camps.
PNAS ;106(35):14867-71.

Structure du domaine d’homodimerisation Slit2

Structure and functional relevance of the Slit2 homodimerization domain.
Seiradake E, Philipsborn ACV, Henry M, Lortat-Jacob H, Jamin M, Hemrika W, Bastmeyer M, Cusack S and McCarthy AA
EMBO Reports (2009) 10(7) : 736-741

Un étonnant mécanisme explique le fonctionnement d’une protéine fluorescente rouge

Les protéines fluorescentes sont des marqueurs incontournables en biologie cellulaire. Nous avons étudié la protéine fluorescente rouge Keima, qui présente un très important déplacement de Stokes (180 nm), une propriété très utile pour les expériences multi-couleurs. En combinant cristallographie aux rayons X et spectroscopie d’absorption, de fluorescence et Raman, nous avons découvert une propriété fascinante de Keima : plus le pH augmente, plus le chromophore de la protéine se protonne. Cette propriété très étonnante permet d’expliquer le grand déplacement de Stokes de Keima à pH physiologique.

Reverse pH-Dependence of Chromophore Protonation Explains the Large Stokes Shift of the Red Fluorescent Protein mKeima
Sebastien Violot, Philippe Carpentier, Laurent Blanchoin and Dominique Bourgeois
J. Am. Chem. Soc., 2009, 131 (30), pp 10356–10357

Origines de la vie : des chercheurs de l’IBS font le point sur les enzymes ancestrales dans la revue Nature

Depuis 1995, des chercheurs du Laboratoire de Cristallographie et Cristallogenèse des Protéines (Institut de Biologie Structurale CEA/CNRS/UJF, Grenoble) s’intéressent à une classe de protéines capables de métaboliser différents gaz : les métalloenzymes. Leur connaissance peut-elle nous permettre de mieux comprendre l’origine de la vie ? Peut-on développer des applications biotechnologiques s’inspirant du fonctionnement de ces enzymes ? Autant de questions que se posent les chercheurs du monde entier. Juan C. Fontecilla-Camps et son équipe ont notamment participé à faire progresser la compréhension des rapports existant entre structure et fonction chez un nombre important de ces enzymes, ce qui leur a valu une solide réputation internationale concrétisée par la publication de 3 des 11 articles les plus cités dans le domaine. Reconnaissant cette longue expertise, la revue Nature a invité ces chercheurs à faire une synthèse des connaissances dans ce domaine pour sa rubrique Insight. Sortie en ligne le 12 août cette revue décrit plusieurs enzymes capables de métaboliser des gaz tel que l’hydrogène (H2), le monoxyde de carbone (CO), le dioxyde de carbone (CO2), l’azote (N2) et le méthane (CH4), et met ces résultats en perspective pour tenter de définir le lien qui unit ces protéines à la chimie des origines de la vie. Un PodCast est également accessible sur le site web de Nature...[Suite de la note de presse]

Structure-function relationships of anaerobic gas-processing metalloenzymes.
Juan C. Fontecilla-Camps, Patricia Amara, Christine Cavazza, Yvain Nicolet & Anne Volbeda,
Nature, 460 (7257):814-22

Entretien podcast (rubrique Insight reviews).

Etudes des mécanismes de dénaturation des protéines par SAXS et SANS

La caractérisation des propriétés conformationelles des protéines dénaturées est essentielle pour comprendre les bases moléculaires du repliement et de la stabilité des protéines. La présente étude combine la diffusion neutronique aux petits angles et la diffusion des rayons X pour étudier l’interaction de l’urée avec la protéine ubiquitine.

Quantitative modelfree analysis of urea binding to unfolded ubiquitin using a combination of small angle X-ray and neutron scattering. Gabel F, Jensen MR, Zaccaï G, Blackledge M. JACS 2009 Jul 1 ;131(25):8769-71

Des données structurales éclaircissent la réponse lymphocytaire T publique face au cytomégalovirus

Dans le but de comprendre les principes qui gouvernent l’émergence d’une réponse lymphocytaire T publique contre le cytomégalovirus, nous avons déterminé la structure et analysé les données biophysiques et fonctionnelles d’un TCR public immunodominant (RA14) dirigé contre un antigène majeur de CMV (pp65495-503) présenté par HLA-A*0201 et sélectionné in vivo après stimulations chroniques. Le TCR RA14 interagit avec l’ensemble des résidus du peptide accessibles au solvant, indiquant que son émergence à partir d’un répertoire oligoclonal et après des stimulations virales répétées est basée sur une très grande complémentarité structurale avec l’antigène. Ces résultats mettent en avant les paramètres clef sous-jacents à la sélection d’une réponse contre les infections au CMV, qui restent un problème majeur pour les patients ayant subit une greffe de moelle osseuse.

Structural Bases for the Affinity-Driven Selection of a Public TCR against a Dominant Human Cytomegalovirus Epitope.
Stéphanie Gras, Xavier Saulquin, Jean-Baptiste Reiser, Emilie Debeaupuis, Klara Echasserieau, Adrien Kissenpfennig, François Legoux, Anne Chouquet, Madalen Le Gorrec, Paul Machillot, Bérangère Neveu, Nicole Thielens, Bernard Malissen, Marc Bonneville, and Dominique Housset.
J. Immunol. 2009 183 : 430-437

Un projet issu de recherches IBS figure au palmarès du 11ème concours national d’aide à la création d’entreprises

Le projet de la société NatX-ray a été primé, dans la catégorie « création-développement », au 11ème concours national d’aide à la création d’entreprises de technologies innovantes organisé par le ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche.

La société NatX-ray, dirigée par Nathalie Ferrer, commercialise une technologie initialement développée par une équipe de l’IBS pour la ligne de lumière CRG FIP à l‘ESRF. Cette technologie, dénommée G-Rob, se concrétise sous la forme de systèmes robotisés permettant de réaliser des expériences de cristallographie sur une large variété de formats d’échantillons, avec un degré d’automatisation inégalé à ce jour, en réduisant significativement les temps d’enregistrement et d’analyse des clichés de diffraction sous rayons X. Cette technologie intéresse particulièrement le marché des synchrotrons, laboratoires, et l’industrie pharmaceutique.

La vocation de ce « concours » est de soutenir les entreprises innovantes dans leur démarche de R&D. Les projets « création-développement », sont des projets dont la preuve du concept est déjà établie.

De nouvelles expériences RMN pour l’étude structurale et dynamique d’acides nucléiques en solution

Les acides ribonucléiques (ARN) ont de multiples rôles dans la cellule : le transfert de l’information génétique vers les ribosomes, la translation, l’activité catalytique du ribosome, et la régulation de l’expression des gènes. Cette diversité fonctionnelle requiert des structures tridimensionnelles distinctes et fait intervenir des dynamiques locales importantes. Ces propriétés peuvent être étudiées à résolution atomique par spectroscopie RMN multidimensionnelle. Cependant, les études par RMN en solution sont souvent limitées à des molécules de relativement petite taille et nécessitent une concentration élevée de l’échantillon. Les nouvelles expériences RMN présentées ici pour la caractérisation des liaisons hydrogènes entre paires de base, des interactions ARN-ligand, ainsi que des transitions conformationnelles, offrent un gain de sensibilité de plus d’un facteur 2 par rapport aux schémas expérimentaux classiques. Ceci permettra d’étendre l’applicabilité de la RMN aux acides nucléiques de plus grande taille ou à concentration réduite afin de répondre à des questions d’intérêt biologique.

Longitudinal-relaxation-enhanced NMR experiments for the study of nucleic acids in solution.
Farjon J, Boisbouvier J, Schanda P, Pardi A, Simorre JP and Brutscher B.
Journal of the American Chemical Society (2009) 131(24) : 8571-8577

Determination Quantitative des Mouvements Importants pour la Fonction des Protéines par RMN

La dynamique joue un rôle essentiel pour la fonction des protéines. Les mouvements lents, allant de la nanoseconde à la milliseconde, sont d’un intérêt particulier car ils sont impliqués dans des processus biologiquement importants : catalyse, transduction de signal, interactions et régulation allostérique, mouvements corrélés... Malgré leur importance, la nature de ces mouvements reste très peu comprise. Dirigeant une collaboration internationale, impliquant des chercheurs de l’Insitut Max Planck de Chimie Biophysique à Göttingen (Allemagne) et au Florida State University (USA), des chercheurs de l’IBS ont développé de nouvelles techniques de RMN à haute résolution pour définir la nature et l’amplitude des mouvements lents dans une protéine, et ceci de façon quantitative. Ces mouvements collectifs sembleraient avoir un rôle clef dans les interactions entre partenaires physiologiques : la dynamique intrinsèque permettrait de sélectionner la conformation la mieux adaptée à l’interaction à partir des conformations déjà présentes en solution. Ainsi ces approches vont non seulement approfondir notre compréhension des mécanismes de reconnaissance moléculaire, mais aussi contribuer à un développement plus rationnel des produits pharmacologiques.

Protein conformational flexibility from structure-free analysis of NMR dipolar couplings : quantitative and absolute determination of backbone motion in ubiquitin.Loïc Salmon, Guillaume Bouvignies, Phineus Markwick, Nils Lakomek, Scott Showalter, Da-Wei Li, Korvin Walter, Christian Griesinger, Rafael Brüschweiler, Martin Blackledge. Angew Chem Int Ed Engl. 2009 ;48(23):4154-7

Caractérisation précise des interactions faibles entre macromolécules biologiques par dosage des couplages résiduels dipolaires par RMN

La description de l’interactome reste l’un des principaux défis à relever pour la biologie structurale pour la prochaine décennie. Les interactions faibles, caractérisées par des constantes de dissociation supérieures à 100 microM, sont cruciales d’un point de vue physiologique, mais restent souvent hors de portée de la biologie structurale. La spectroscopie RMN constitue une technique de choix pour l’étude de ces interactions entre protéines. Les Couplages Résiduels Dipolaires (RDC) peuvent fournir de précieuses contraintes sur l’orientation relative des deux partenaires dans le complexe, mais dans le cas d’interactions faibles, la présence simultanée de formes libres et complexées complique leur analyse. Nous avons développé une approche pour exploiter l’information orientationelle unique qu’offrent les RDC dans le cas d’interactions faibles et d’échange rapide entre formes libres et liées. L’approche se base sur la mesure de RDC pour différents mélanges des deux partenaires du complexe, et sur une nouvelle méthode permettant de déterminer et normaliser le niveau d’alignement dans tous les échantillons étudiés. Ainsi l’extraction de RDC précis pour chaque partenaire du complexe devient possible. L’approche est appliquée à la détermination de la structure tridimensionnelle du complexe à faible affinité CD2AP SH3-C : Ubiquitin (Kd = 132 ± 13 ?M). Cette méthode devrait permettre d’étendre l’unique et remarquable capacité de la RMN pour l’étude des complexes protéiques de faible affinité.

Accurate characterization of weak macromolecular interactions by titration of NMR residual dipolar couplings : application to the CD2AP SH3-C:ubiquitin complex. J. L. Ortega-Roldan, M. R. Jensen, B. Brutscher, A. I. Azuaga, M. Blackledge, N. A. van Nuland. Nucleic Acids Res. (2009). 2009 May ;37(9):e70

Une protéine fluorescente dans l’infra-rouge destinée à l’imagerie du corps entier (Science)

La GFP a révolutionné la biologie cellulaire, mais a connu un succès limité en imagerie du corps entier, car les tissus riches en hémoglobine et oxy-hémoglobine absorbent très fortement la lumière en-dessous de 650 nm, soit des UV jusqu’au rouge. Au-delà existe une fenêtre optique, limitée vers 900 nm par l’absorption de l’eau, dans laquelle il est possible de faire de l’imagerie de fluorescence sur un animal. Un chercheur de l’IBS a participé, au sein du laboratoire de Roger Tsien à l’Université de Californie San Diego, à la mise au point d’une protéine fluorescente utilisable en imagerie du corps entier, en faisant évoluer par mutagenèse dirigée une version tronquée d’un phytochrome de Deinoccus radiodurans. Celui-ci fixe la biliverdine, produit de dégradation de l’hème, et présent en grande quantité dans l’organisme. L’imagerie par tomographie de fluorescence de souris infectées par un adénovirus exprimant la protéine fluorescente dans l’Infrarouge, et ciblant spécifiquement le foie, a démontré le potentiel de ce nouveau marqueur recombinant.


Mammalian expression of Infrared fluorescent proteins engineered from a bacterial phytochrome.
Shu, X., Royant, A., Lin, M.Z., Aguilera, T.A., Lev-Ram, V., Steinbach, P.A. & Tsien, R.Y.
Science 324, 804-807.

Jacques Joly lauréat du Cristal du CNRS

Jacques Joly, du groupe Syncrhotron du LCCP, est lauréat du Cristal du CNRS pour l’année 2009.

Le Cristal du CNRS, créé en 1992, distingue chaque année une quinzaine d’ingénieurs, techniciens et personnels administratifs du CNRS. Il récompense celles et ceux qui, par leur créativité, leur maîtrise technique et leur esprit innovant contribuent aux cotés des chercheurs à l’avancée des savoirs et des découvertes scientifiques.

La juste précision des contraintes RMN mesurées dans les milieux orientants

Une étude détaillée conduite à l’IBS décrit les paramètres expérimentaux permettant d’éliminer les problèmes importants de dégénérescence conformationnelle et d’obtenir des structures tri-dimensionelles de protéines d’une grande précision.

16-fold degeneracy of peptide plane orientations from residual dipolar couplings

Analytical treatment and implications for protein structure determination. Hus JC, Salmon L, Bouvignies G, Lotze J, Blackledge M and Bruschweiler R. Journal of the American Chemical Society 130(47) : 15927-15937

Le Prix du jeune scientifique de l’ESRF décerné à Gergely Katona

Début février, lors du Users’Meeting de l’ESRF, Gergely Katona s’est vu décerné le prix du jeune scientifique de l’ESRF pour ses expériences innovantes dans le domaine de la dynamique structurale des protéines en utilisant le rayonnement synchrotron. Le jury a distingué son travail, combinant la cristallographie aux rayons X, la diffraction de Laue résolue en temps et la spectroscopie Raman, une approche développée alors qu’il faisait partie du Laboratoire de Cristallographie et Cristallogénèse des Protéines (IBS/LCCP).

Une nouvelle méthode pour sonder les changements structuraux et dynamiques au coeur des nanomachines moléculaires

Des chercheurs de l’Institut de Biologie Structurale Jean-Pierre Ebel (Institut mixte CEA-CNRS-Université Joseph Fourier de Grenoble) viennent de développer une nouvelle technique, basées sur la résonance magnétique nucléaire (RMN), permettant de réduire le temps nécessaire pour sonder, au niveau atomique, des assemblages biomoléculaires de grandes tailles. Les temps d’analyse passent ainsi de plusieurs minutes à près d’une seconde. Cette technique ouvre un nouveau champ de recherche dans l’étude structurale des assemblages biologiques. Elles devraient permettre d’observer en temps réel les changements structuraux et dynamiques au sein de nanomachines moléculaires (chaperones, moteurs moléculaires, protéasome, …) lorsqu’elles exercent leur action. Ces résultats viennent d’être publiés en ligne par la revue Journal of the American Chemical Society... [Suite du communiqué de presse]

Fast Two-Dimensional NMR Spectroscopy of High Molecular Weight Protein Assemblies. Carlos Amero, Paul Schanda, Asunción Durá, Isabel Ayala, Dominique Marion, Bruno Franzetti, Bernhard Brutscher & Jérôme Boisbouvier. Journal of the American Chemical Society ; 131(10):3448-9.

Structure quaternaire de la peptidase TET, une machine moléculaire en charge de la digestion et du recyclage des peptides dans les archébactéries. Cet assemblage de 468 kDa est constitué de 12 sous unités identiques de 39 kDa. Au centre : structure tertiaire de la sous-unité de TET (39 kDa). Les méthyles des alanines sont représentés par des sphères rouges. À droite : spectres RMN 2D de TET marqués spécifiquement 13C et 1H sur les méthyles des alanines, tous les autres protons de cet assemblage ont été substitués par du deutérium. Le temps nécessaire pour enregistrer chaque spectre est de l’ordre de la seconde. Chaque signal dans les spectres RMN 2D correspond à un méthyle de la peptidase TET

La structure cristallographique de l’antenne collectrice de lumière de plante reflète son état actif de transmission d’énergie

Illustration des propriétés d’émission et d’extinction de fluorescence de l’antenne collectrice de lumière de lumière de plante dans différentes conditions : solubilisé dans des micelles de détergent, sous forme cristalline, et sous forme précipitée.

En condition de lumière intense, les plantes utilisent un mécanisme de protection non photochimique pour dissiper l’excès d’énergie lumineuse sous forme de chaleur afin de limiter la formation d’espèces réactives de l’oxygène potentiellement dommageables à la survie de l’organisme. Jusqu’à présent, il était largement admis que ce mécanisme impliquait un changement conformationnel de l’antenne collectrice de lumière LHCII au sein des membranes photosynthétiques. Des chercheurs de l’Institut Max Planck de Francfort, de l’Université de Francfort et de l’Institut de Biologie Structurale de Grenoble viennent d’obtenir de nouvelles données qui permettent d’exclure l’existence d’un tel changement de structure, et de proposer un nouveau mécanisme.

Crystal structure of plant light-harvesting complex shows the active, energy-transmitting state.
Tiago Barros, Antoine Royant, Jörg Standfuss, Andreas Dreuw & Werner Kühlbrandt
The EMBO Journal ;28(3):298-306.

L’IBS aux journées du CEA-Grenoble

Les 23 et 24 janvier 2009, l’IBS a participé à un temps fort organisé par le CEA-Grenoble pour présenter ses activités présentes et futures dans le cadre du projet Presqu’île scientifique, et de l’opération Campus.

A cette occasion, le 23 janvier, une Assemblée Générale a réuni les personnels du CEA Grenoble et leurs partenaires, et une exposition a permis à chacun de découvrir les activités de chaque Institut, ainsi que le projet Presqu’île. Cette exposition était également ouverte le 24 janvier, de 10 à 18h, aux familles du personnel.

La recherche fondamentale y était représentée aux côtés de la recherche technologique et d’une présentation plus générale du CEA. L’IBS présentait un stand dans la zone dédiée à la recherche fondamentale.

Crédit photo : CEA/P.Avavian et O.Kaikati

Journée de la Biologie Structurale Française

Lyon-Gerland, 15 janvier 2009

Cette journée a pour but de faire l’état des lieux de la biologie structurale en France, de son positionnement dans le cadre de l’Europe, des projets en cours et de la vision à plus long terme. (programme détaillé).

Comité d’organisation : Yves Bourne, Stephen Cusak, Dino Moras, Eva Pebay-Peyroula, Félix Rey