Institut de Biologie StructuraleGrenoble / France

2011

La dynamique fonctionnelle des protéines cartographiée à résolution atomique à l’intérieur des cristaux par RMN à l’état solide

Comparaison de la dynamique en solution et à l’état solide [5]

Depuis 8 ans les chercheurs de l’IBS (groupe FDP) et l’ENS Lyon (Centre Européen de RMN) ont combiné leur expertise complémentaire pour développer des études sur la dynamique des protéines à l’état solide. Les nombreuses applications de cette nouvelle méthodologie (très grands assemblages, protéines amyloïdes, protéines membranaires…) donnent toutes leur importance à ces études pionnières. Depuis les premières mesures de relaxation 15N réalisées à une résolution atomique en 2004 [1], cette collaboration fructueuse a progressivement traité et résolu, de nombreux défis expérimentaux et analytiques et est maintenant sur le point de développer une description unifiée de la dynamique des protéines à l’état solide et liquide. Les réalisations les plus récentes de cette collaboration décrivent la première caractérisation expérimentale par RMN [2] des modes collectifs de mouvement dans les protéines micro-cristallines, la mesure de la relaxation 13C à une résolution atomique [3] et plus récemment le développement de méthodes pour mesurer les mouvements dans des échelles de temps allant de la micro à la milliseconde [4]. Ce projet a été généreusement financé par l’ANR, l’Union Européenne et le Ministère de la Recherche.

1) Site-specific backbone dynamics from a crystalline protein by solid-state NMR spectroscopy. N. Giraud, A. Böckmann, A. Lesage, F. Penin, M. Blackledge, L. Emsley. J.Am.Chem.Soc. 126, 11422-11423, (2004).
2) Anisotropic collective motion contributes to nuclear spin relaxation in crystalline proteins. J. Lewandowski, J. Sein, M. Blackledge, L. Emsley. J.Am.Chem.Soc. 132, 1246-1248, (2010).
3) Measurement of site-specific 13C spin-lattice relaxation in crystalline protein J.R. Lewandowski, J. Sein, H.J. Sass, S. Grzesiek, M. Blackledge, L. Emsley J.Am.Chem.Soc. 132, 8252-8254, (2010).
4) Site specific measurement of slow motions in proteins. J.R. Lewandowski, H.J. Sass, S. Grzesiek, M. Blackledge, L. Emsley. J Am Chem Soc. 133, 16762-16765, (2011).
5) Identification of slow correlated motions in proteins using residual dipolar and hydrogen-bond scalar couplings. G. Bouvignies, P. Bernado, S. Meier, K. Cho, S. Grzesiek, R. Brüschweiler and M. Blackledge Proc. Natl. Acad. Sci. 102, 13885-13890 (2005)

Bases moléculaires du polymorphisme de l’amyloïde-beta

Le peptide beta amyloïde (Aβ) est le constituent majeur des plaques “séniles”, dont l’apparition est un marqueur invariable de la maladie d’Alzheimer. En résolvant les structures micro-cristallographiques de 8 des 11 segments impliqués dans la fibrillation de Aβ, nous avons levé le voile sur les bases moléculaires de son polymorphisme, i.e. sa capacité à former une large gamme de structures oligomériques ou fibrillaires différentes, présentant par ailleurs des durées de vie et des niveaux de toxicité variables. Ce travail ouvre la porte sur le design rationnel de modèles de fibres et d’oligomères, et de fait, sur celui d’inhibiteurs prévenant leur apparition.

Molecular basis for amyloid-beta polymorphism.
Colletier JP, Laganowsky A, Landau M, Zhao M, Soriaga AB, Goldschmidt L, Flot D, Cascio D, Sawaya MR, Eisenberg D.
Proc Natl Acad Sci U S A. ;108(41):16938-43.

Une étudiante de l’IBS a participé au concours iGEM de biologie synthétique organisé par le MIT

Marion Cristea, étudiante de 2e année à Phelma et en stage à l’IBS (sous la supervision conjointe de T. Vernet - groupe Pneumocoque ) faisait partie de l’équipe de Grenoble qualifiée pour participer à la finale mondiale de iGEM 2011.

Cette compétition internationale de machines génétiquement modifiées est la première compétition de biologie synthétique de premier cycle universitaire. En 2011, cet événement a rassemblé 166 équipes provenant de plus de 50 pays et provenant des meilleures universités et écoles dans le monde (MIT, Harvard, Cambridge ...). Les équipes d’étudiants ont reçu un kit de pièces biologiques avec lesquelles, en ajoutant des modifications de leur cru, elles devaient concevoir des systèmes biologiques et les faire fonctionner dans des cellules vivantes.

L’équipe de Grenoble a participé à la finale, qui a eu lieu à Boston du 5 au 7 novembre, face à 65 équipes de haut niveau. Ils ont présenté une bactérie unique qui peut détecter le mercure dans l’eau et qui leur avait déjà permis de décrocher une médaille d’or au volet européen de la huitième édition du concours iGEM. Leur projet n’a pas finalement pas été récompensé, peut-être en raison d’une présentation insuffisante, mais ce fut une expérience fructueuse et le projet a des applications potentielles nombreuses. En savoir plus sur leur projet : Mercuro-coli

Un nouvel éclairage sur les états « noirs » des protéines fluorescentes.

Tous les marqueurs fluorescents utilisés en imagerie cellulaire « scintillent », alternant rapidement et de manière stochastique entre des états « allumés » (fluorescents) et des états « éteints » (non fluorescents). Dans le cas des protéines fluorescentes, l’origine de ce scintillement reste mystérieuse. Par une combinaison d’approches expérimentales (cristallographie/spectroscopie optique), nous avions montré en 2009 qu’un état transitoirement éteint de la protéine fluorescente IrisFP pouvait être induit par les rayons X, et s’accompagnait d’une distorsion de son chromophore (Adam et al, JACS, 2009, 131, 18063). Cependant, dans les conditions réelles d’imagerie, le scintillement résulte de l’illumination avec de la lumière visible, pas avec des rayons X. Dans l’étude présente, des simulations utilisant une approche hybride de type mécanique quantique/mécanique moléculaire (QM/MM) suggèrent que IrisFP peut scintiller de la même manière sous illuminations visible et X. La distorsion du chromophore à l’origine de l’intermittence de fluorescence s’explique par le transfert réversible d’un proton depuis une arginine voisine vers la partie centrale (pont méthylène) du chromophore dans un état triplet ou radicalaire. Cette distorsion du chromophore rompt momentanément sa conjugaison électronique et stoppe donc son émission de fluorescence. Ce travail est important pour la mise au point future de protéines fluorescentes plus photostables.

The Nature of Transient Dark States in a Photoactivatable Fluorescent Protein. Arijit Roy, Martin J. Field, Virgile Adam and Dominique Bourgeois. JACS ;133(46):18586-9

L’IBS au rendez-vous pour la 20ème Fête de la Science

Pour le vingtième anniversaire de la Fête de la Science, l’IBS a proposé deux opérations pour un public de lycéens et de CM2, afin de leur faire découvrir le quotidien des chercheurs, les différents métiers d’un institut de recherche et l’intérêt d’une connaissance approfondie des protéines.

Dans le cadre de l’opération « Découvrez le monde des protéines en menant vos propres expérimentations ! » , 125 élèves de premières S ont pu suivre une présentation générale sur l’IBS, les métiers de la recherche, puis des explications sur les protéines et les méthodes employées à l’IBS pour connaître leur structure. Ils ont ensuite mené des expériences en participant à l’un des trois ateliers suivants :
- Atelier de RMN (purification d’une protéine par chromatographie sur une colonne échangeuse d’ions, puis enregistrement du spectre de la protéine purifiée)
- Atelier Biochimie (électrophorèse sur gel de polyacrylamide en présence de sodium dodécylsulfate (SDS-PAGE), et purification par affinité (chromatographie d’affinité) sur résine de nickel.
- Atelier Cristallographie (Purification de lysozyme (protéine extraite du blanc d’œuf), obtention de cristaux de cette protéine, exposition des cristaux avec des rayons X, explication sur la collecte et l’analyse des images).
Les lycéens ont apprécié les « manips », pu dialoguer avec les volontaires et découvert le quotidien des chercheurs.

Atelier biochimie
Atelier RMN
Atelier cristallographie

Une deuxième opération intitulée « Découvre les molécules qui composent le vivant » a permis à 107 élèves de CM2 de participer à l’un des ateliers mis au point par les chercheurs et techniciens de l’IBS et de l’INAC pour susciter la curiosité des enfants pour la Science :
- atelier « Découvertes des protéines »
- atelier « ADN de bananes »
- atelier « Protéines fluorescentes »

A l’issue de ces ateliers, une visite dans un laboratoire leur était proposée. Ils auraient volontiers passer la journée à l’IBS pour pouvoir participer à l’ensemble des ateliers !

Atelier « Découvertes des protéines »
Atelier Protéines fluorescentes
Atelier ADN de banane
Visite d’un laboratoire

Au total une trentaine de volontaires (chercheurs, techniciens, étudiants) ont contribué à faire de cette nouvelle édition un succès, tant pour l’organisation et l’accueil que pour l’apport aux élèves : offrir un aperçu du monde du travail, donner des idées de métiers à certains, partager une passion : la Recherche.

Pose de la première pierre du nouveau bâtiment par le Ministre de l’Enseignement supérieur et de la Recherche

Jeudi 6 octobre 2011, Laurent Wauquiez, Ministre de l’Enseignement supérieur et de la Recherche, a posé la première pierre du nouveau bâtiment IBS en présence de Michel Destot, Député-Maire de Grenoble, Geneviève Fioraso, Députée de l’Isère, Bernard Bigot, Administrateur Général du CEA et Farid Ouabdesselam, Président de l’Université Joseph Fourier, Grenoble 1.


Copyright : CNRS – P.Natalini

Après une rencontre avec des chefs de groupe de l’IBS, la cérémonie a commencé avec une introduction dynamique de la Directrice, Eva Pebay-Peyroula. Farid Ouabdesselam est intervenu au nom des organismes partenaires de l’IBS (CEA-CNRS-UJF,). Les partenaires financiers ont ensuite pris la parole, puis le Ministre a souligné l’excellence du potentiel scientifique de la région et souligné l’importance du rôle des chercheurs pour la société. Une plaque en l’honneur du Ministre sera fixée dans le nouveau bâtiment.

La construction de ce bâtiment IBS dans la zone Européenne de la presqu’île scientifique (EPN Campus) s’inscrit dans le cadre de l’aménagement du site Giant-Campus Innovation. Il est financé par le Plan Campus et par le Contrat de Projets Etat-Région avec une contribution majeure de la Région et des collectivités locales (Métro, Ville de Grenoble, Conseil Général).

Cette nouvelle implantation, proche de l’EMBL, l’ESRF et l’ILL, rassemblera toutes les expertises et les outils pour faire de Grenoble l’un des grands centres européens de biologie structurale intégrée.

Spécialisation fonctionnelle d’une chimiokine (CXCL12) par modification des interactions avec le récepteur

CXCL12, un membre de la famille des chimiokines, induit une migration directionnelle des cellules dans les tissus. Chez le poisson zèbre, deux variants de CXCL12 sont exprimés, suggérant un mécanisme par lequel les cellules donnent sélectivement priorité à l’un des deux signaux rencontrés. Dans un article, publié dans “Development”, Erez Raz et coll. montrent que les cellules germinales répondent prioritairement à un variant de la chimiokine, et que le choix peut être modifié par l’échange d’un seul acide aminé (N33S) qui inverse l’affinité relative de la protéine pour l’un des deux récepteurs CXCR4. En collaboration avec cette équipe, les chercheurs du groupe SAGAG ont montré que cet échange n’induit aucune modification structurale de la protéine, ni sa capacité à lier les héparanes sulfates, démontrant ainsi que la spécialisation fonctionnelle de chaque variant de CXCL12 dépend d’une interaction ligand-récepteur et non des caractéristiques biochimique de la protéine.
Ce scenario donne un exemple de la façon dont deux copies d’un gène acquièrent des fonctions complémentaires au cours de l’évolution.

Control of CXCL12 function by ligand subfunctionalization. Boldajipour B., Doitsidou M., Tarbashevich K., Laguri C., Yu S.R., Ries J., Dumstrei K., Thelen S., Dörries J., Messerschmidt E-M., Thelen M., Schwille P., Brand M., Lortat-Jacob H., Raz E. Development 138, 2909-2914

Nano-particules au service de la santé

Les lipoprotéines, composées de graisse, lipides et protéines, sont
essentielles pour le transport de la graisse non-soluble dans l’eau dans
le sang. Nous avons comparé la dynamique moléculaire et les élasticités
de différentes sortes de lipoprotéines plasmatiques par diffusion
élastique neutronique et ont trouvé une flexibilité étonnante des
classes de lipoprotéines pro-athérogènes.

Softness of Atherogenic Lipoproteins : A Comparison of Very Low Density Lipoprotein (VLDL) and Low Density Lipoprotein (LDL) Using Elastic Incoherent Neutron Scattering (EINS). Mikl, C., Peters, J., Trapp, M., Kornmueller, K., Schneider, W. and Prassl, R. Journal of the American Chemical Society 133 (2011), 13213 - 13215 .

La dynamique des protéines étudiée par spectroscopie RMN à l’état solide

La dynamique des protéines est une propriété clé qui est nécessaire pour la fonction des protéines. La spectroscopie par RMN permet de mésurer cette dynamique sur une grande plage d’echelles de temps. Generalement, les études par RMN quantifient les amplitudes de mouvement en utilisant un seul paramètre, le paramètre d’ordre, qui est souvent interpreté par l’angle de fluctuation d’une liaison au sein de la protéine, en supposant que le mouvement est symmetrique par rapport à un axe (symmetrie de cylindre). Cette description est généralement trop simpliste ; par exemple, les mouvements des chaines laterales dans une protéine sont asymmetriques, car il s’agit souvent de la rotation de la chaine entre deux ou trois états bien définis (voir figure).
Des chercheurs à l’IBS, en collaboration avec l’ETH de Zurich, ont montré recemment une nouvelle méthode qui utilise la spectroscopie RMN à l’état solide pour obtenir une description plus précise du mouvement des chaines laterales (Schanda et al, Angew. Chem. Int. Ed. Engl.). Cette méthode, appliquée aux chaines laterales des Val, Leu et Ile dans la protéines ubiquitine a permis de identifier et quantifier les transitions des chaines laterales entre differents rotamers (voir figure). Cette avancé importante de la spectroscopie par RMN à l’état solide sera très utile aussi pour des objets qui ne peuvent pas etre étudié par diffraction par rayons-X ou RMN en solution, tels que les fibres amyloides, ou les protéines membranaires dans leur membrane native.

Solid-State NMR Measurements of Asymmetric Dipolar Couplings provide Insight into Protein Side-Chain Motion. Schanda P, Huber M, Boisbouvier J, Meier BH, Ernst M. Angew Chem Int Ed Engl. ; 50(46):11005-9

Une protéine fluorescente pour la cryonanoscopie

La microscopie de fluorescence super-résolution (ou « nanoscopie ») ouvre un champ de recherche considérable pour la biologie structurale intégrée. La nanoscopie "PALM" repose sur la photocommutation de protéines fluorescentes particulières, dites "photoactivables". Les mécanismes moléculaire de photocommutation sont liés à des changements conformationels importants du chromophore et de la matrice protéique, en général bloqués à basse température. Cependant, la mise au point d’une technique de nanoscopie à température cryogénique pourrait ouvrir la porte à des études corrélatives très fines avec la cryomicroscopie électronique. Il est donc important de trouver des marqueurs qui puissent commuter à basse température. Dans ce travail, nous avons étudié le mécanisme de photocommutation de la protéine fluorescente Padron, en combinant cristallographie, spectroscopie, et simulations par dynamique moléculaire. Nous avons découvert que Padron était capable de commuter à 100 K par isomérisation trans-cis de son chromophore, au sein d’une matrice protéique essentiellement rigide. Un changement conformationel d’une telle amplitude n’avait jamais été observé à une température si basse.

Low-temperature chromophore isomerization reveals the photoswitching mechanism of the fluorescent protein Padron. Regis-Faro, Aline ; Carpentier, Philippe ; Jonasson, Gabriella ; Pompidor, Guillaume ; Arcizet, Delphine ; Demachy, Isabelle ; Bourgeois, Dominique.
Journal of the American Chemical Society ;133(41):16362-5.

Une technologie innovante de détection d’agents pathogènes

Prestodiag est un projet porté par des chercheurs de l’Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC) et de l’Institut de Biologie Structurale (IBS). Il propose une technologie innovante permettant de suivre en temps réel la croissance de bactéries pathogènes présentes dans un échantillon complexe.

L’analyse d’échantillons pour la détection d’agents pathogènes responsables d’infections est un procédé fastidieux, chronophage et très opérateur-dépendant. Aujourd’hui, ces tests prennent de 1 à 7 jours car ils nécessitent une longue phase de culture des bactéries, en plus d’un appareillage encombrant et coûteux. Le projet Prestodiag se propose de développer une technique qui permet de réduire drastiquement la durée de l’analyse et de mesurer directement de faibles quantités de bactéries dans des échantillons, de type alimentaire par exemple.

Le but de Prestodiag est de développer, produire et commercialiser des dispositifs de diagnostic compacts, rapides, fiables et robustes, pour la détection de bactéries dans différents fluides (eau, lait, urine...), pour l’industrie agro-alimentaire ou le secteur médical. Le projet Prestodiag est porté par Thibaut Mercey de l’INAC. Ce projet bénéficie du soutien du programme transverse CEA « Technologies pour la Santé ». En 2011, il a été primé au 13e concours d’aide à la création d’entreprises de technologies innovantes organisé par le ministère de l’Enseignement supérieur et de la recherche, dans la catégorie « émergence ».

La technologie mise en oeuvre a été mise au point par Thierry Livache et son équipe au laboratoire SPrAM (INAC), ainsi que par Thierry Vernet et Claire Durmort du groupe Pneumocoque de l’Institut de biologie structurale.

Contacts :

Les Amphipols, de la chimie à la biologie

Ces polymères amphiphiles conçus par J.-L Popot (Paris) peuvent être substitués aux détergents pour maintenir en solution des protéines membranaires avec une stabilité biochimique en général accrue. La revue décrit leur structure et comportement en solution, la manière dont ils s’associent aux protéines membranaires - un travail effectué en partie à l’IBS - et leur application.

Amphipols from a to z* ; Popot, J.-L., Althoff, T., Bagnard, D., Baneres, J. L., Bazzacco, P., Billon-Denis, E., Catoire, L. J., Champeil, P., Charvolin, D., Cocco, M. J., Cremel, G., Dahmane, T., de la Maza, L. M., Ebel, C., Gabel, F., Giusti, F., Gohon, Y., Goormaghtigh, E., Guittet, E., Kleinschmidt, J. H., Kuhlbrandt, W., Le Bon, C., Martinez, K. L., Picard, M., Pucci, B., Sachs, J. N., Tribet, C., van Heijenoort, C., Wien, F., Zito, F., and Zoonens, M. 
Annual review of biophysics , 40, 379-408.

6ème journée scientifique de l’IBS

La 6ème journée scientifique de l’IBS s’est déroulée le 21 juin à St Hugues de Biviers. Cette nouvelle édition a mis l’accent sur le travail de nos étudiants en thèse et de nos post-doctorants, acteurs de la vitalité scientifique de l’institut. Le prix du poster a été décerné à Romain Talon. Cet évènement à la fois scientifique et festif a été l’occasion pour l’ensemble du personnel de se retrouver dans un cadre agréable et champêtre.

Communications en amphi
Pause dans les jardins de St Hugues de Biviers
Présentations flashs par les doctorants et post-docs
Séance posters
R. Talon (prix du poster 2011)

La photoréception inspirée par la réparation de l’ADN

Les cryptochromes sont des récepteurs de lumière bleue qui sont impliqués dans des réactions morphogénétiques chez les plantes et dans le cycle circadien chez les animaux. Leur similarité structurale aux photolyases d’ADN suggère un mécanisme primaire intéressant : un transfert d’électron intraprotéine à partir d’une flavine photoexcitée

The cryptochromes : Blue light photoreceptors in plants and animals.
Chaves I, Pokorny R, Byrdin M, Hoang N, Ritz T, Brettel K, Essen LO, Van Der Horst GTJ, Batschauer A and Ahmad M. 
Annual Review of Plant Biology ; 62 : 335-364

Une nouvelle approche pour l’étude structurale des complexes proteines-glycosaminoglycanes

Des chercheurs de l’IBS (groupes SAGAG et RMN), en collaboration avec leurs collègues du CERMAV-Grenoble, ont développé une nouvelle approche pour l’étude structurale des complexes proteines-glycosaminoglycanes. Cette méthode est basée sur la production d’héparanes sulfates marqués au carbone 13, par fermentation bactérienne (E. coli-K5) et modifications chimiques, qui en association avec une protéine marquée à l’azote 15, peuvent être analysés par spectroscopie RMN multidimensionnelle.
En prenant la chimiokine CXCL12α comme système modèle, ce travail, qui a été publié en ligne par la revue JACS, montre comment des données RMN, obtenues à la fois sur l’oligosaccharide et la chimiokine, peuvent être utilisées pour définir un model structural d’un complexe protéine-héparane sulfate.

13C-labeled heparan sulfate analogue as a tool to study protein/heparan sulfate interaction by NMR spectroscopy. Application to the CXCL12α chemokine.
Laguri C., Sapay N., Simorre JP., Brutscher B., Imberty A., Gans P. and Lortat-Jacob H.
J. Am. Chem. Soc ;133(25):9642-5

Virus de la rougeole : un désordre fonctionnel

Des chercheurs du Groupe Flexibilité et Dynamique des Protéines par RMN de l’IBS, en collaboration avec leurs collègues de l’UVHCI et l’AFMB, viennent d’observer pour la première fois la partie désordonnée de la nucléoprotéine du virus de la rougeole dans un contexte physiologique. En utilisant une combinaison de trois techniques complémentaires, la microscopie électronique (EM), la diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS) et la résonance magnétique nucléaire (RMN) en solution, ce consortium a pu proposer un modèle intégral de la nucléocapside qui contient l’ARN du virus. Leurs résultats suggèrent que cette partie désordonnée joue un rôle dans l’infection par le virus de la rougeole. Ces travaux viennent d’être publiés sur le site de la revue PNAS.

Communiqué de presse

Intrinsic disorder in measles virus nucleocapsids. Malene Ringkjøbing Jensen, Guillaume Communie, Euripedes Almeida Ribeiro Jr, Nicolas Martinez, Ambroise Desfosses, Loïc Salmon, Luca Mollica, Frank Gabel, Marc Jamin, Sonia Longhi, Rob W. H. Ruigrok, and Martin Blackledge. PNAS ;108(24):9839-44.

Grand emprunt : IBS partenaire d’un projet « Infrastructures nationales de recherche en biologie et santé » et d’un projet « Laboratoires d’excellence »

Le grand emprunt national, lancé en 2010, financera à hauteur de 35 milliards d’euros de nouveaux programmes d’investissement dans des secteurs d’avenir, avec cinq priorités nationales - enseignement supérieur et formation, recherche, industrie et PME, numérique et développement durable. La plus grande part est destinée au monde de l’enseignement supérieur et de la recherche, « clé de notre compétitivité future », qui recevront respectivement 11 et 8 milliards d’euros. L’IBS figure parmi les lauréats des appels à projets.

L’IBS parmi les lauréats de l’appel à projets « Laboratoires d’excellence » (Labex)

Doté au total d’un milliard d’euros (100 millions d’euros de dotations consomptibles et 900 millions d’euros de dotation qui produisent des intérêts), l’appel à projets « Laboratoires d’excellence » doit permettre aux laboratoires sélectionnés de renforcer leur excellence et leur compétitivité internationale. Parmi les deux cent quarante et un projets reçus pour cet appel lancé en août 2010, cent ont été retenus, dont le Labex GRAL (Alliance grenobloise pour la biologie structurale et cellulaire intégrées).

Ce projet, conduit par une alliance de trois grands instituts grenoblois spécialisés en sciences du vivant (UVHCI, IBS et iRTSV) et porté par R. Ruigrok (UVHCI), a pour objectif de réussir la convergence entre biologie structurale et biologie cellulaire intégrative, avec deux thématiques principales (d’une part l’étude des mécanismes d’entrée des pathogènes et d’autre part l’étude du chloroplaste comme organelle modèle).


L’IBS partenaire de l’un des neuf projets « Infrastructures nationales de recherche en biologie et santé »

Avec 260 millions d’euros, l’appel à projets « Infrastructures nationales de recherche en biologie et santé » vise à doter la France d’infrastructures de recherche d’envergure nationale et compétitives au plus haut niveau international. Trente-sept projets ont été reçus pour cet appel à projets lancé en juillet 2010, neuf ont été retenus et la biologie structurale de Grenoble (en particulier l’IBS et l’UVHCI) est impliquée dans l’un des 9 projets lauréats, le projet FRISBI.

Ce projet, financé à hauteur de 32 M€ sur 5 ans, et regroupant cinq partenaires (Strasbourg, Grenoble, Marseille, Montpellier et Paris-Sud) permettra d’intégrer les données de biologie structurale provenant de différentes techniques physiques, in vitro et cellulaires, afin de comprendre comment les protéines, les assemblages macromoléculaires complexes ou encore les agents pathogènes (virus, bactéries) interagissent avec leur environnement cellulaire. À Grenoble, le financement aidera à monter les plateformes de l’UMS en cours de création.

Les nanotubes de carbone attirent et organisent des protéines du complément humain sans activer ce système

Éléments omniprésents dans les nanotechnologies, les nanotubes de carbone sont utilisés dans une large gamme d’applications, y compris dans le domaine biomédical. Des chercheurs de l’IBS, en collaboration avec le LETI et iBTecS du CEA, ont étudié l’interaction du complexe C1 d’activation du système du complément avec différents types de nanotubes de carbone. Aucune activation du complément n’est détectée avec les nanotubes mais les protéines de C1 s’adsorbent de façon organisée sur les nanotubes de carbone multi-parois, mettant en évidence des interactions potentielles avec le système immunitaire.

Proteins of the innate immune system crystallize on carbon nanotubes but are not activated. Ling WL, Biro A, Bally I, Tacnet P, Deniaud A, Doris E, Frachet P, Schoehn G, Pebay-Peyroula E and Arlaud GJ. ACS Nano ;5(2):730-737.

Qu’est-ce qui bascule le glycolipopeptide essentiel à la vie bactérienne ?

La paroi des bactéries garantit l’intégrité des cellules et agit comme un filtre actif envers le milieu extracellulaire. La synthèse du principal constituant essentiel de la paroi, le peptidoglycane (PG), est inhibée par les antibiotiques telle la pénicilline. Le PG est un polymère dont l’assemblage par des enzymes à la surface des bactéries est réalisé à partir d’un précurseur nommé le lipide II. Ce composé est constitué d’une longue chaîne lipidique lié à un groupe de deux sucres lui même décoré par un peptide de 5 acides aminés. Ce glycolipopeptide est synthétisé à l’intérieur de la bactérie et, jusqu’à présent, le mécanisme permettant au lipide II d’atteindre le site de montage à la surface bactérienne était inconnu. En collaboration avec le groupe dirigé par Eefjan Breukink aux Pays-Bas, nous avons identifié FtsW comme transporteur capable de basculer le lipide II à travers la membrane plasmique. FtsW est une protéine essentielle requise pour la division et l’établissement de la forme de toutes les bactéries. Il s’agit d’une protéine membranaire intégrale dont la production sous forme recombinante et la purification ont constitué un défi. L’activité de FtsW dans le transport du lipide II a été démontrée dans des vésicules membranaires bactériennes ainsi que dans des membranes modèles in vitro. Nos efforts actuels à l’IBS visent à reconstituer et à caractériser le complexe protéique membranaire auquel appartient FtsW et dont l’activités est responsable des différentes phases de la division et la morphogenèse du pneumocoque. Les connaissances dérivées de ce travail sont pertinentes pour la découverte de nouveaux moyens d’inhiber la croissance des bactéries, en d’autres termes pour le développement de nouveaux antibiotiques.

Identification of FtsW as a transporter of lipid-linked cell wall precursors across the membrane. Mohammadi T., et al. EMBO J.  ;30(8):1425-32

Structure, Dynamique et Cinétique des complexes protéiques ultra-faibles par RMN

Les complexes protéiques de faible affinité jouent un rôle essentiel dans beaucoup de processus biologiques. Malgré leur importance, les complexes transitoires ou ultra-faibles ne peuvent pas être caractérisés à une résolution atomique par la plupart des techniques biophysiques.
Une méthode, basée sur les mesures de relaxation RMN, a été développée par les chercheurs de l’IBS. Elle fournit de l’information autrement inaccessible sur la structure, dynamique et cinétique des complexes ultra-faibles entre protéines.

Structure, dynamics, and kinetics of weak protein-protein complexes from NMR spin relaxation measurements of titrated solutions.
Salmon L, Ortega Roldan JL, Lescop E, Licinio A, van Nuland N, Jensen MR and Blackledge M. 
Angewandte Chemie International Edition, 50(16):3755–3759.

Structure haute résolution en solution d’une enzyme à ARN

En collaboration avec le laboratoire du Pr. Pascale Legault (Département de Biochime, Université de Montréal) , Jerome Boisbouvier (chercheur du groupe de RMN Biomoléculaire de l’IBS) a contribué à l’étude structurale à résolution atomique d’un domaine du Ribozyme de Neurospora en utilisant les technologies de RMN en milieu liquide cristallin. La structure RMN haute résolution de la boucle A730 et la conformation active de la boucle interne SLI ont permis de modeliser le site actif de ce ribozyme.

NMR structure of the A730 loop of the Neurospora VS ribozyme : insights into the formation of the active site. Desjardins G, Bonneau E, Girard N, Boisbouvier J and Legault P. Nucleic Acids Research ;39(10):4427-37

Inauguration d’un microscope électronique de dernière génération à l’IBS

Communiqué de presse

L’Institut de biologie structurale vient de faire l’acquisition d’un nouveau microscope de dernière génération. Ce microscope, le deuxième de ce type en France, a été inauguré vendredi 11 février 2011 en présence des financeurs et de Guillaume Lissy, Conseiller régional, représentant du Président de la Région Rhône-Alpes.

Le très haut niveau de technicité de ce microscope FEI, de type Tecnai Polara, lui permet de répondre à deux besoins différents :

  • la visualisation à l’échelle nanométrique (voire pseudo-atomique) de complexes macromoléculaires biologiques et l’obtention de leur structure tridimensionnelle
  • la visualisation d’objets biologiques uniques par tomographie électronique.

Ce microscope, unique dans la partie sud de la France, sera de manière générale ouvert à toute la communauté scientifique et permettra en particulier aux scientifiques grenoblois de rester compétitifs au niveau mondial et d’effectuer des découvertes prometteuses dans le domaine de la santé.

Un mini-symposium par des spécialistes du domaine clôturait cette inauguration :

  • 15h45 : Analyse structurale intégrative de complexes de transcription et de traduction
    Par Bruno Klaholz (Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire, Strasbourg)
  • 16h30 : Exploration d’échantillons biologiques en 3D : de la tomographie électronique classique aux volumes à énergie filtrée
    Par Sergio Marco (Institut Curie, Paris)


Une nouvelle stratégie bactérienne pour contrôler l’immunité

Une étude conduite par des chercheurs de l’IBS, de l’Institut Pasteur, de l’INRA, de l’Inserm et d’autres laboratoires du CNRS vient de démontrer que la bactérie pathogène Listeria monocytogenes est capable de reprogrammer à son avantage des gènes destinés à activer le système immunitaire. Ces travaux ont été publiés sur le site de la revue Science le 20 janvier 2011. Cette étude a reçu notamment le soutien financier de la Communauté européenne (programmes ERANET PathoGenomics et ERC).

Communiqué de presse

A Bacterial Protein Targets the BAHD1 Chromatin Complex to Stimulate Type III Interferon Response. Alice Lebreton, Goran Lakisic, Viviana Job, Lauriane Fritsch, To Nam Tham, Ana Camejo, Pierre-Jean Matteï, Béatrice Regnault, Marie-Anne Nahori, Didier Cabanes, Alexis Gautreau, Slimane Ait-Si-Ali, Andréa Dessen, Pascale Cossart, and Hélène Bierne. Science, 331 : 1319-1321.