Institut de Biologie StructuraleGrenoble / France

2012

Paul Schanda, lauréat du contrat européen ERC Starting Grants 2012

Un jeune chercheur de l’IBS est lauréat d’un contrat « Starting Grant »* du Conseil européen de la recherche (ERC) : Paul Schanda, chercheur dans le groupe de RMN Biomoléculaire (NMR), verra son projet de recherche sur l’étude de la dynamique fonctionnelle des protéines financé pour un montant total de 1.49 M€ sur les cinq prochaines années. Paul est le 2eme chercheur du groupe NMR à obtenir ce contrat prestigieux (après J.Boisbouvier en 2010).

Ce projet permettra d’étudier le lien entre mouvement et fonction dans deux systèmes complexes. D’une part, la dynamique intrinsèque d’une protéine membranaire sera étudiée à la lumière de son activité de transport. Les protéines membranaires sont impliquées dans un large éventail de fonctions dans la cellule, et constituent de ce fait des cibles thérapeutiques importantes. Pourtant, nos connaissances actuelles sur leur structure et dynamique sont très limitées, en raison des difficultés à obtenir des données à résolution atomique. Pour de nombreuses fonctions, telles que le transport à travers les membranes ou la signalisation, la flexibilité est une propriété essentielle. L’équipe de Paul Schanda va utiliser et développer des techniques de résonance magnétique nucléaire pour fournir un nouvel éclairage sur la relation intime entre mouvement et fonction au niveau atomique. Le second objectif de l’équipe sera l’étude d’une autre classe d’objets biologiques complexes : de très grands chaperones, impliqués dans le repliement de protéines. L’étude à résolution atomique de ces chaperones est un défi important en raison de leur taille. Encore une fois, une combinaison RMN en phase liquide et de RMN du solide sera utilisée pour comprendre la fonction et les interactions avec les protéines clientes. La combinaison de la résonance magnétique nucléaire, à la fois en solution et à l’état solide permettra d’aller bien au-delà des capacités de chacune de ces technique utilisée séparamment.

Au cours de son doctorat à l’IBS, le structuraliste Paul Schanda a développé des techniques de RMN innovantes en se concentrant principalement sur l’accélération de l’acquisition des données RMN. Un certain nombre de ces outils ont permis d’accélérer de plus d’un ordre de grandeur les recherches en RMN, et permettent aujourd’hui d’étudier des protéines dans des états de courte durée, tels l’étude du repliement en temps réel. Lors son post-doctorat à l’ETH Zurich, dans le laboratoire de BH Meier, il s’est formé à une nouvelle technique de biologie structurale, la RMN du solide. Il a développé et appliqué des techniques de RMN à l’état solide pour l’étude du mouvement des protéines dans des protéines fibrillaires et microcristallines. Fin 2010, Paul Schanda a rejoint l’IBS, où il a mis en place une petite équipe financée par une subvention de l’ANR. Le principal objectif de son équipe est l’étude de la dynamique des protéines au sein de systèmes biologiques complexes.

*Les ERC Starting Grants sont des appels d’offre très sélectifs qui s’adressent à de jeunes chercheurs ayant fait preuve d’excellence scientifique et souhaitant former ou consolider une équipe de recherche indépendante.

Une bactérie qui se fait passer pour du soi

Le système immunitaire sait reconnaître le soi du non-soi afin de lutter contre les agents pathogènes. Or, les chercheurs de l’IBS ont découvert qu’une protéine, présente sur certaines cellules humaines pour montrer patte blanche au système
immunitaire, se retrouve également à la surface du pneumocoque. Un subterfuge pour infecter l’organisme ?
La protéine GAPDH, connue par les biologistes pour participer à l’assimilation du glucose, joue également un rôle dans la réponse immunitaire. Une équipe de l’IBS a tout d’abord découvert ce rôle en étudiant certaines cellules du soi, les cellules en apoptose (la mort programmée des cellules humaines). La GAPDH, accrochée à la surface de la cellule apoptotique, est en effet reconnue par une autre protéine, C1q, laquelle informe le système immunitaire de son innocuité. Depuis, les chercheurs ont progressé. La GAPDH serait en effet utilisée par certaines bactéries avec un objectif qui reste encore à préciser, mais qui pourrait bien ressembler à une ruse pour tromper l’organisme de son hôte, à savoir le corps humain. Une protéine ressemblant comme deux gouttes d’eau à la GAPDH humaine a ainsi été repérée sur la surface du pneumocoque, une bactérie responsable de graves infections chez l’homme (pneumonies, méningites). La ressemblance est telle que C1q reconnaît
la jumelle. Une hypothèse, restant toutefois à confirmer, suggère que le pneumocoque piègerait le système immunitaire en se faisant passer pour du soi. Les chercheurs de l’IBS souhaitent maintenant décrypter au niveau moléculaire ce mécanisme de reconnaissance et d’évasion du système immunitaire.

Human and pneumococcal cell surface glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) proteins are both ligands of human C1q protein. Terrasse R1, Tacnet-Delorme P, Moriscot C, Pérard J, Schoehn G, Vernet T, Thielens NM, Di Guilmi AM, Frachet P. J Biol Chem. 2012 Dec 14 ;287(51):42620-33.

Un apercu sur la dynamique des protéines par RMN du solide et simulation moleculaire

La RMN du solide peut fournir des informations à résolution atomique sur les mouvements des protéines qui se produisent sur une vaste gamme d’échelles de temps, dans des conditions similaires à celles des études par diffraction des rayons X. Elle offre donc une approche très complémentaire pour caractériser les fluctuations dynamiques se produisant dans un cristal. Pour la première fois, des chercheurs de l’IBS ont comparé de larges paramètres dynamiques obtenus expérimentalement, la relaxation spin, des changements chimiques et des couplages dipolaires, à des valeurs calculées à partir d’une simulation MD à 200 ns sur la protéine GB1 sous sa forme cristalline. Cette comparaison jette un nouvel éclairage sur la nature des dynamiques structurelles qui se produisent dans le réseau cristallin avec un impact important sur l’interprétation des données obtenues par RMN du solide en terme de comportement dynamique des protéines.

Atomic-Resolution Structural Dynamics in Crystalline Proteins from NMR and Molecular Simulation. Luca Mollica, Maria Baias, Józef R. Lewandowski, Benjamin J. Wylie, Lindsay J. Sperling, Chad M. Rienstra, Lyndon Emsley, and Martin Blackledge. J. Phys. Chem. Lett., 2012, 3 (23), pp 3657–3662

Un nouvel éclairage sur le comportement dynamique des protéines

Il est connu depuis longtemps qu’à des températures inférieures à -50 °C, la plupart des enzymes ne sont plus en mesure de remplir leurs rôles biologique. Un changement de la dynamique des protéines semble être responsable de cette perte d’activité, puisque les protéines deviennent très rigides à ces températures et ne peuvent plus remplir leur fonction biologique. Jusqu’à présent, il n’était pas clair dans quelle mesure cette transition dans la dynamique des protéines impliquait la totalité de la protéine, ou seulement des résidus de surface et leur interaction avec le solvant. Les recherches menées par Martin Weik à l’IBS, Frans Mulder à l’Université d’Aarhus et Kathleen Wood à l’Australian Nuclear Science and Technology Organisation Bragg Institute en collaboration avec l’Institut Laue-Langevin démontrent l’importance de la solvatation des protéines pour leur flexibilité et montre que cette ‘transition dynamique’ résulte d’un changement global qui affecte aussi bien le cœur que la surface de la protéine [1]. Comprendre en détail la dynamique des protéines donnera des indications importantes sur la régulation allostérique, la signalisation des protéines cellulaires, et l’action de médicaments.

[1] Protein Surface and Core Dynamics Show Concerted Hydration-Dependent Activation. Wood K, Gallat FX, Otten R, van Heel AJ, Lethier M, van Eijck L, Moulin M, Haertlein M, Weik M, Mulder FA. Angew Chem Int Ed doi : 10.1002/anie.201205898. [Epub ahead of print]

Une protéine fluorescente bascule vers le côté obscur

Sous une illumination intense et prolongée, les protéines fluorescentes subissent des transformations significatives et succombent inévitablement au photo-blanchiment, elles perdent leurs propriétés de fluorescence. Ceci constitue un handicap majeur pour la plupart des applications d’imagerie ayant recours à ces protéines, mais peut aussi s’avérer avantageux pour des techniques spécifiques telles que le FRAP (fluorescence recovery after photobleaching). KillerRed, une protéine fluorescente rouge obtenue par ingénierie, présente des propriétés de photo-cytotoxicité qui font d’elle un photosensibilisant particulièrement efficace en thérapie photodynamique (pour détruire des cellules cancéreuses par exemple). En effet, elle génère des espèces réactives de l’oxygène (ROS) toxiques au cours du processus de photo-blanchiment. Les mécanismes moléculaires qui conduisent au photo-blanchiment des protéines fluorescentes sont complexes et demeurent peu caractérisés. En combinant la spectroscopie UV-visible sur cristaux et la cristallographie aux rayons X, nous avons étudié un mutant ponctuel de KillerRed émettant dans le vert et particulièrement photosensible. Cette étude in crystallo, réalisée conjointement à l’IBS et à l’ESRF, nous permet de proposer un schéma mécanistique et structural de photoconversion induit par laser, qui aboutit au photo-blanchiment de la protéine. Ce travail ouvre également de nouvelles perspectives dans la compréhension du mécanisme de libération des ROS pendant le processus de photosensibilisation et pourra permettre, par la suite, d’envisager de nouvelles protéines fluorescentes plus résistantes ou plus sensibles au photo-blanchiment selon les applications d’imagerie.

GFP-like phototransformation mechanisms in the cytotoxic fluorescent protein KillerRed unraveled by structural and spectroscopic investigations. Eve de Rosny and Philippe Carpentier. J. Am. Chem. Soc., 2012, 134 (43), pp 18015–18021

Les héparanes sulfates aident les chimiokines à diriger la migration des cellules dans les tissus

CXCL12 est une chimiokine qui régule la survie et la migration tissu-spécifique de cellules progénitrices. A coté de l’interaction avec CXCR4, son récepteur, CXCL12 se lie également aux protéoglycanes à héparane sulfate, un processus qui permettrait la formation de gradients chimiotactiques, déterminant la migration orientée et le recrutement tissulaire des cellules circulantes. Pour tester cette hypothèse, nos collaborateurs, à l’Institut Pasteur ont développé une souris porteuse d’une mutation génétique sur le gène cxcl12 qui empêche la chimiokine d’interagir avec les héparanes sulfates sans affecter la signalisation cellulaire dépendante de CXCR4. Ces animaux, soumis à une ischémie aiguë expérimentale, montrent une capacité fortement réduite à soutenir une revascularisation normale, démontrant que, in vivo, la liaison aux héparanes sulfates était nécessaire pour induire l’infiltration de cellules souches dans le tissu ischémique et restaurer la croissance vasculaire. Ces résultats suggèrent des applications en médecine régénérative (réparation tissulaire) ou en thérapie anticancéreuse.

Homeostatic and tissue reparation default in mice carrying selective genetic invalidation of CXCL12/proteoglycan interactions. Rueda P., Richart A., Récalde A., Richart A., Gasse P., Vilar J., Guérin C., Lortat-Jacob H., Vieira P., Baleux F., Chretien F., Arenzana-Seisdedos F. and Silvestre J-S. Circulation 126, 1882-1895 (2012)

La structure très allongée de RecN révélée par des approches de biologie structurale complémentaires

La première structure quasi-atomique d’une protéine de type SMC (Structural maintenance of chromosomes), la protéine RecN, a été assemblée à partir de trois structures cristallines et une enveloppe basse résolution par des chercheurs de l’ESRF et de l’IBS. Cette structure ainsi que des données biochimiques nous permettent de proposer un modèle pour l’implication de RecN dans la réparation des cassures double-brin dans l’ADN.

Structural and Functional Characterization of an SMC-like Protein RecN : New Insights into Double-Strand Break Repair.
Pellegrino S, Radzimanowski J, de Sanctis D, Erba EB, McSweeney S, Timmins J.
Structure. 2012 Oct 16. pii : S0969-2126(12)00344-9. doi : 10.1016/j.str.2012.09.010.

Une langue électronique pour l’analyse des protéines

Les langues électroniques, qui trouvent de plus en plus d’applications dans l’industrie agro-alimentaire et dans le domaine de la santé, utilisent des capteurs intégrant de nombreux récepteurs différents, souvent longs et complexes à assembler. En s’inspirant de la façon dont les protéines sont reconnues par les Héparanes Sulfates les équipes de Thierry Livache (DSM – INAC), Hugues Lortat-Jacob (DSV – IBS) et David Bonnaffé (Université Paris-Sud) ont mis au point un nouveau dispositif de type langue électronique : Par simple auto-assemblage d’un mélange combinatoire de différents disaccharides, un capteur formé d’un réseau de récepteurs a été préparé. Ce capteur permet de distinguer différentes protéines en mélange, générant pour chacune d’elle des "profils 2D" ou "paysages 3D" spécifiques qui facilitent leur identification ultérieure. Cette approche offre également un outil sans précédent pour étudier l’importance de l’organisation de la chaine d’Héparane Sulfate (densité et distribution des charges) pour la fixation des protéines.

Communiqué de presse

Continuous Evolution Profiles for Electronic Tongue Based Analysis. Hou Y., Genua M., Tada Batista D., Calemczuk R., Buhot A., Fornarelli P., Koubachi J., Bonnaffé D., Saesen E., Laguri C., Lortat-Jacob H. and Livache T. Angew Chem Int Ed Engl. 51 (41), 10394-10398 (2012).

Fête de la Science 2012 à l’IBS

Atelier visualisation de cristaux

Les 11 et 12 octobre 2012, pour la 21eme édition de la Fête de la Science, l’IBS a ouvert les portes de ses laboratoires et proposé des ateliers aux lycéens, ainsi qu’à des classes de CM2.

Dans le cadre de l’opération « Etudier l’infiniment petit au coeur du vivant » , 139 élèves de première et terminale S ou STLA ont pu suivre une présentation générale sur l’IBS, les métiers de la recherche, puis des explications sur les protéines.
Ils ont ensuite pu découvrir les trois grandes méthodes employées à l’IBS pour obtenir la structurale 3D d’une protéine en participant à l’un des trois ateliers suivants :
- Atelier de Microscopie électronique (visualisation de bactéries par microscopie optique, préparation d’une grille pour la microscopie électronique, et présentation de l’ultramicrotom)
- Atelier de RMN (purification d’une protéine par chromatographie sur une colonne échangeuse d’ions, puis enregistrement du spectre de la protéine purifiée)
- Atelier Cristallographie (Purification d’une protéine extraite du blanc d’œuf, obtention et observation des cristaux de ce lysozyme, explications sur l’exposition aux rayons X puis la collecte et l’analyse des images).

Les lycéens ont largement pris part aux « manips » et pu échanger longuement avec les volontaires sur leur parcours d’étude et les divers métiers scientifiques.

Atelier microscopie électronique
Atelier RMN

Une deuxième opération intitulée « Découvre les molécules qui composent le vivant » a permis à 95 élèves de CM2 de participer à des ateliers ludiques sur les protéines et l’ADN, mis au point par les chercheurs et techniciens de l’IBS et de l’INAC. Une visite dans un laboratoire leur était ensuite proposée pour leur faire découvrir un laboratoire de biochimie : produits, machines, paillasses, chambres froides... Devant les questions des élèves spontanés et curieux, les visites ont souvent duré plus longtemps que prévu !

Atelier découvertes des protéines
Atelier ADN bananes
Atelier protéines fluorescentes
Visite labo par les CM2

Au total une quarantaine de volontaires ont contribué à susciter la curiosité des plus jeunes et favoriser l’échange direct avec les lycéens, en leur faisant découvrir un univers de travail et des métiers de la recherche, tout en démystifiant les difficultés des études scientifiques.

Une carte du paysage énergetique des protéines intrinsèquement désordonnées à résolution atomique par RMN


Des régions intrinsèquement désordonnées existent dans une fraction importante des protéines codées par les génomes eucaryotes. La grande plasticité conformationnelle de ces protéines leur confère des capacités uniques, mais place également leur caractérisation moléculaire au-delà de la portée de la biologie structurale classique.
De nouvelles techniques sont donc nécessaires pour comprendre la relation entre séquence primaire et fonction biologique dans cette classe de protéines.
Dans cette étude, nous avons développé une nouvelle approche qui utilise les données de RMN pour cartographier, pour la première fois, le paysage énergétique des protéines intrinsèquement désordonnées à la résolution de chaque acide aminé de la protéine
Nous avons appliqué ces méthodes à la caractérisation du comportement conformationnel du domaine K18 de la protéine Tau et du domaine désordonné de la nucléoprotéine de virus de la rougeole.
Dans les deux cas, malgré une flexibilité considérable, nous avons identifié les propensités de la chaine peptidique d’échantillonner des conformations spécifiques dans des régions importantes pour la fonction de ces protéines.

Mapping the Potential Energy Landscape of Intrinsically Disordered Proteins at Amino Acid Resolution. Ozenne V, Schneider R, Yao M, Huang JR, Salmon L, Zweckstetter M, Jensen MR, Blackledge M. J Am Chem Soc. ;134(36):15138-48

Mise en évidence d’un mécanisme de channeling dans la voie de biosynthèse de la biotine chez les plantes

L’acide diaminopélargonique aminotransferase (DAPA-AT) et la desthiobiotine synthétase (DTBS) catalysent les dernières étapes de la synthèse de la biotine. Alors que deux enzymes distinctes catalysent ces réactions chez les bactéries, une enzyme bifonctionnelle est présente chez les eucaryotes synthétisant la biotine. Elle est codée par un gène résultant de la fusion de gènes procaryotes codant pour les enzymes DAPA-AT et DTBS respectivement. La DTBS/DAPA-AT bifonctionnelle de la plante modèle Arabidopsis thaliana est une enzyme mitochondriale. Nos caractérisations biochimique et cinétique montrent que le DAPA synthétisé par la DAPA-AT est directement transféré du site catalytique de la DAPA-AT à celui de la DTBS sans diffuser dans le milieu extérieur. L’analyse de plusieurs structures 3D de la DAPA-AT/DTBS d’Arabidopsis thaliana en complexe ou non avec différents ligands (DAPA ou DTB) a permis de mettre en évidence les éléments structuraux impliqués dans l’acquisition de la bifonctionnalité et de proposer un mécanisme de « channeling » qui pourrait avoir lieu à la surface de l’enzyme via une crevasse externe. La mutation de résidus présents dans cette crevasse abolit le « channeling » renforçant ainsi l’hypothèse de son implication dans le mécanisme du transfert de ligand d’un site catalytique à l’autre de l’enzyme. La résolution de la structure de la DTBS/DAPA-AT de plante pourrait permettre de créer des nouveaux inhibiteurs ayant des propriétés fongicides et herbicides pour cette famille de protéines.

Biochemical and Structural Characterization of the Arabidopsis Bifunctional Enzyme Dethiobiotin Synthetase-Diaminopelargonic Acid Aminotransferase : Evidence for Substrate Channeling in Biotin Synthesis, Cobessi, D., Dumas, R., Pautre, V., Meinguet, C., Ferrer, J.-L., Alban, C., Plant Cell ;24(4):1608-25

Les bases moléculaires de maladies génétiques révélées par des études fonctionnelles et dynamiques du transporteur mitochondrial ADP/ATP

Le transporteur mitochondrial ADP/ATP joue un rôle déterminant dans les fonctions métaboliques et énergétiques des cellules eucaryotes puisqu’il importe l’ADP dans la mitochondrie et exporte l’ATP après synthèse vers le cytosol. Son dysfonctionnement est à l’origine de maladies rares mais graves chez l’homme. En collaboration avec l’équipe de C. Chipot à Nancy (CNRS-UHP) nous avons caractérisé pour la première fois l’impact moléculaire de six mutations pathologiques identifiées chez des patients souffrant d’ophtalmoplégies et de myopathies. Une approche originale combinant de façon synergique des études fonctionnelles in vivo et des calculs de dynamique moléculaire a montré que ces mutations altèrent l’activité de transport de la protéine en modifiant soit ses propriétés électrostatiques soit ses propriétés dynamiques. Ce travail a permis de corréler les mécanismes moléculaires et les symptômes de ces maladies génétiques, ouvrant la voie au développement de nouvelles thérapies.

Impaired Transport of Nucleotides in a Mitochondrial Carrier Explains Severe Human Genetic Diseases. Stéphanie Ravaud, Axel Bidon-Chanal, Iulia Blesneac, Paul Machillot, Céline Juillan-Binard, François Dehez, Chris Chipot and Eva Pebay-Peyroula. ACS Chem. Biol., 2012, 7 (7), pp 1164–1169

Premiers indices sur le mécanisme d’internalisation par la cellule hôte de la cytotoxine cagA de Helicobacter pylori

L’infection à des souches de Helicobacter pylori portant le gène de l’antigène immuno-dominant associé à la cytotoxicité (cagA) favorise l’émergence de cancer gastrique. L’oncoprotéine cagA est injectée dans les cellules épithéliales gastriques par le système de sécrétion de type IV bactérien (cag-T4SS) et exploite l’intégrine humaine α5β1 comme récepteur pour sa translocation. La structure cristalline de cagA révèle une protéine flexible et modulaire, composée d’un domaine central responsable de la liaison à l’intégrine β1 et d’un domaine C-terminal riche en hélices alpha ressemblant à des protéines eucaryotes du cytosquelette. La caractérisation de l’interaction cagA/intégine β1 suggère un mode d’interaction et de translocation propre à cagA. Ce travail a été réalisé en collaboration avec l’équipe de Laurent Terradot à l’IBCP qui a coordonné le projet.

Structural insights into Helicobacter pylori CagA interaction with β1 integrin. Kaplan Türköz B, Jiménez-Soto LF, Dian C, Ertl C, Remaut H, Louche A, Tosi T, Haas R and Terradot L. Proc. Natl. Acad. Sci. ;109(36):14640-5

Une nouvelle methode pour comprendre l’échange conformationnel dans les protéines à l’état solide : application à un état caché dans une protéine cristalline


De nombreux processus biologiques, comme la catalyse, l’allosterie ou le repliement, dépendent de façon critique de la dynamique des protéines. Souvent, la fonction d’une protéine est réalisée par des conformations qui sont différentes de l’état majoritairement peuplé, et qui sont en échange dynamiques avec ce dernier. Contrairement aux états prédominants, ces "états excités" sont très difficiles à mettre en évidence, en raison à leur courte durée de vie.
Nous avons développé une méthode par résonance magnétique nucléaire (RMN), qui permet de caractériser ces états. Contrairement à d’autre approches, notre méthode est applicable aux protéines à l’état solide — comme par exemple les fibres amyloïdes ou les protéines cristallines. Dans une première application, nous avons pu montrer des états faiblement peuplés dans une protéine cristalline, et caractériser comment l’environnement cristallin impacte l’échange entre différentes conformations.

Site-Resolved Measurement of Microsecond-to-Millisecond Conformational-Exchange Processes in Proteins by Solid-State NMR Spectroscopy. Tollinger M, Sivertsen AC, Meier BH, Ernst M, Schanda P. J Am Chem Soc. 2012 Sep 12 ;134(36):14800-7

Des polymères aux effets hydratants

Pas de vie sans eau ? Ce dogme de la biologie est remis en cause par l’observation de protéines actives lorsqu’elles sont enrobées de certains polymères. Une équipe internationale, impliquant notamment des chercheurs de l’IBS, vient de mettre en évidence les caractéristiques permettant à ces polymères de maintenir en activité des protéines, au même titre que l’eau. Les analyses ont été réalisées sur un nano-hybride, un système biologiquement actif en l’absence d’eau et composé d’une protéine, la myoglobine, entourée d’une couche de polymères. Les chercheurs ont étudié séparément la dynamique de chacun des constituants et ont montré comment ces polymères peuvent remplacer l’eau pour lubrifier la protéine et lui permettre des mouvements essentiels à son fonctionnement.

Communiqué de presse

Ces résultats pourraient ouvrir de nouveaux champs d’applications dans l’industrie, en pharmacologie et en médecine. Ils ont été publiés en ligne le 2 août par le Journal of the American Chemical Society.

A Polymer Surfactant Corona Dynamically Replaces Water in Solvent-Free Protein Liquids and Ensures Macromolecular Flexibility and Activity. François-Xavier Gallat, Alex P. S. Brogan, Yann Fichou, Nina McGrath, Martine Moulin, Joachim Wuttke, Stephen Mann, Giuseppe Zaccai, Colin J. Jackson, Adam W. Perriman, and Martin Weik. Journal of the American Chemical Society ;134(32):13168-71.

Interviews du chercheur, le 06 septembre : interview France Info, interview France Bleu Isère

Un nouveau contaminant dans le monde de la cristallisation des protéines membranaires

Tétramère de Strep-TactinLes essais de cristallisation d’un transporteur ATP/ADP de chloroplaste de plante ont conduit à la cristallisation d’un contaminant, la Strep-Tactin, un triple mutant de streptavidine. Les traces de Strep-Tactin sont suffisantes pour cristalliser et malgré la très petite taille des cristaux, la structure de la Strep-Tactin en complexe avec la desthiobiotine a été résolue à 1.9 Å de résolution. Grâce à une interaction forte entre streptavidine et un peptide (Strep-Tag), plusieurs variants de cette protéine sont couramment utilisés lors de purification par colonne d’affinité. Contrairement aux indications des fabricants de colonne, nous avons démontré que l’utilisation de détergents, nécessaires à la solubilisation de protéine membranaire, permet aussi de solubiliser des monomères de Strep-Tactin de la résine utilisée. Il faut donc rester prudent sur l’utilisation de Strep-Tag pour la purification de protéines membranaires en vue de leur cristallisation.

Contamination from affinity column : a new villain in the world of membrane protein crystallization. R. Panwar, A. Deniaud and E. Pebay-Peyroula, Acta Crystallogr D Biol Crystallogr. 2012 Oct ;68(Pt 10):1272-7

Une kinase clé du cycle cellulaire du pneumocoque

Les kinases à sérine/thréonine (Stk) de type eucaryote sont impliquées dans la régulation d’une variété de processus physiologiques chez les bactéries. La suppression de l’unique Stk (StkP) chez le pneumocoque provoque des aberrations morphologiques suggérant un rôle dans la division de cette bactérie pathogène. La construction de souches de pneumocoque mutantes dépourvues de StkP ou exprimant diverses formes de la protéine a permis de démontrer que l’activité kinase et la présence des domaines extracellulaires et cytoplasmiques sont requis pour la division. Lors de ce travail, réalisé en collaboration avec l’équipe de Christophe Grangeasse (IBCP, UMR5086, Lyon) initiatrice du projet, nous avons obtenu des pneumocoques de formes particulièrement originales. : rondes, allongées, en chaînette, dépourvues de septa fonctionnels. L’une des protéines cible de StkP a été identifiée et son défaut de phosphorylation par StkP provoque les mêmes perturbations cellulaires. StkP est donc une protéine multifonctionnelle qui possède des fonctions cruciales dans la morphogenèse et la division du pneumocoque.

Mutational dissection of the S/T-kinase StkP reveals crucial roles in cell division of Streptococcus pneumoniae. Fleurie A, Cluzel C, Guiral S, Freton C, Galisson F, Zanella-Cleon I, Di Guilmi AM, Grangeasse C. Mol Microbiol. ;83(4):746-58. doi : 10.1111/j.1365-2958.2011

Zoom sur une protéine du virus de l’hépatite C

La protéine NS5A du virus de l’hépatite C joue un rôle important dans la réplication du virus et la formation de nouvelles particules. En collaboration avec le groupe de D. Willbold (FZ Jülich) nous avons étudié par RMN la structure et dynamique d’un fragment intrinsèquement désordonné de cette protéine de 188 résidus qui est essentiel pour l’interaction de NS5A avec d’autres protéines du virus et de la cellule hôte. Nous avons pu mettre en évidence trois régions peptidiques qui adoptent transitoirement des structures en hélice-a Ces structures sont stabilisées par des interactions à longue portée. Deux de ces régions partiellement structurées sont impliquées dans une interaction à faible affinité avec le domaine SH3 du suppresseur tumorale Bin-1. Ce travail contribue à une meilleure compréhension du rôle de NS5A lors de l’infection par le virus de l’hépatite C.

Transient structure and SH3 interaction sites in an intrinsically disordered fragment of the hepatitis C virus protein NS5A. Sophie Feuerstein, Zsofia Solyom, Amine Aladag, Adrien Favier, Silke Hoffmann, Dieter Willbold, Bernhard Brutscher. Journal of Molecular Biology  ; 420(4-5):310-23

Structure de la toxine ExoU du pathogène Pseudomonas aeruginosa

Le pathogène Pseudomonas aeruginosa utilise son système de sécrétion de type III pour initier des infections aiguës. Une des toxines injectées dans des cellules cible par ce système, ExoU, détruit des membranes rapidement par son activité de phospholipase. Ici, nous avons résolu la structure de la toxine ExoU en complexe avec une molécule partenaire, et identifié qu’ExoU se replie en trois domaines. Des expériences de microscopie de fluorescence indiquent qu’après avoir été injectée avec ExoU, la cellule essaie d’éliminer la toxine de son cytosol en l’envoyant au système endosomale, mais cette action n’est pas suffisamment rapide et les membranes cellulaires sont dégradées en quelques minutes par ExoU, ce que explique le caractère agressif des souches de Pseudomonas qui expriment cette toxine.

Structural Basis of Cytotoxicity Mediated by the Type III Secretion Toxin ExoU from Pseudomonas aeruginosa. Gendrin C, Contreras-Martel C, Bouillot S, Elsen S, Lemaire D, Skoufias DA, Huber P, Attree I, Dessen A. PLoS Pathogens 8, e1002637.

L’échange hydrogène/deutérium couplé à la spectrométrie de masse éclaire les mouvements d’un transporteur ABC multi-drogue bactérien

L’étude des protéines membranaires demeure un défi et les approches pour caractériser leur dynamique sont rares. Ici, nous avons appliqué la technique d’échange hydrogène/deutérium couplé à la spectrométrie de masse pour investiguer les mouvements d’un transporteur « ATP-Binding Cassette » (ABC) multidrogue bactérien, BmrA, dans les conformations ouvertes vers l’intérieur (état au repos) et vers l’extérieur (avec fixation d’ATP). La digestion à la trypsine et l’échange H/D global ou local confirment la transition entre les conformations ouvertes vers l’intérieur et l’extérieur au cours du cycle catalytique de BmrA. Cependant, dans l’état au repos, des peptides de deux domaines intracellulaires, en particulier ICD2, montrent un échange H/D beaucoup plus rapide que dans l’état fermé. Ceci montre que ces deux sous-domaines sont très flexibles dans cette conformation. De plus, des simulations de dynamique moléculaire suggèrent une grande fluctuation des positions des Cα des résidus de l’ICD2 dans la conformation ouverte vers l’intérieur d’un transporteur apparenté, MsbA. Ces résultats mettent en lumière la flexibilité inattendue des exporteurs ABC dans l’état au repos et soulignent la puissance de l’échange H/D couplé à la spectrométrie de masse pour étudier les changements conformationnels et la dynamique de grosses protéines membranaires.

Dynamics of a bacterial multidrug ABC transporter in the inward and outward facing conformations. Mehmood, S., Domene, C., Forest, E. & Jault, J.-M. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012 Jul 3 ;109(27):10832-6

La structure du complexe (IscS-IscU)2 apporte un éclairage sur l’assemblage et le transfert des cofacteurs protéiques contenant du fer et du soufre

Les protéines contenant des centres Fe/S sont impliquées dans des processus essentiels tels que la réparation de l’ADN, la respiration cellulaire et la photosynthèse. La synthèse de ces centres dépend d’une cystéine désulfurase, qui fournit les atomes de soufre, d’une source de fer et d’une protéine d’échafaudage (« scaffold ») sur laquelle ils sont assemblés. Malgré sa très grande importance en biologie, ce processus reste mal défini. Afin de remédier à ce problème, nous avons résolu la structure cristallographique d’un complexe entre la désulfurase IscS et la scaffold IscU contenant un centre 2Fe-2S. De façon inattendue, la cystéine active d’IscS est ligand du centre Fe/S ce qui implique que la dissociation du complexe IscS-IscU doit être accompagnée de la substitution de cette cystéine par un ligand d’IscU. Nous avons pu modéliser ce processus à partir de notre structure en utilisant des calculs du type QM/MM (mécanique quantique et mécanique moléculaire). Dans l’étape suivante, le centre Fe/S est donné à des protéines cibles par le processus inverse, c’est-à-dire, la substitution des ligands d’IscU par ceux de ces protéines.

(IscS-IscU)2 Complex Structures Provide Insights into Fe2S2 Biogenesis and Transfer. Elodie N. Marinoni, Jaim S. de Oliveira, Yvain Nicolet, Estella C. Raulfs, Patricia Amara, Dennis R. Dean, and Juan C. Fontecilla-Camps. Angewandte Chemie International Edition ;51(22):5439-42

7eme journée scientifique et 20 ans de l’IBS

Le 08 juin 2012, l’IBS a organisé sa 7eme journée scientifique, qui a rassemblé la majeure partie du personnel (près de 200 personnes) à l’amphi Weil sur le domaine universitaire. D’anciens permanents étaient également présents car nous fêtions également le vingtième anniversaire de l’institut.
Huit conférences par de jeunes chercheurs ont ponctué la journée et les doctorants ont également présenté leur travail à travers des séances flashs et des posters. Le prix du poster a été décerné à Jules Philippe du groupe Pneumocoque.
Une conférence à deux voix, par Juan Fontecilla et Joseph Zaccaï, a également retracé les raisons qui ont mené à la création de l’IBS et rendu hommage aux femmes et aux hommes qui ont donné son orientation à l’institut et ont contribué à sa notoriété.
Une soirée à l’Espace Vie Etudiante tout proche a clôturé cet anniversaire.

Conférences
Séances posters
Pause déjeuner à EVE
Eva Pebay-Peyroula, directrice de l’IBS avec Michel Van der Rest ancien directeur et Richard Wade ancien chef de labo
L’imagination des doctorants à l’épreuve même pendant la soirée !

Notez qu’après ces festivités internes, l’IBS conviera l’ensemble de ses partenaires, le 05 octobre prochain, à une conférence Midi Minatec pour célébrer 20 ans de science.

Caractérisation détaillée par RMN du paysage conformationnel du domaine SH3C de la CD2 Associated Adapter Protein

Une description complète de la relation entre structure et fonction des protéines nécessite une compréhension de la nature et du rôle de la dynamique conformationelle. La nature et l’amplitude des fluctuations conformationelles sur des échelles de temps physiologiquement importantes, entre la nanoseconde et la milliseconde, reste une question ouverte et importante. En réponse à ce problème, le groupe du Flexibilité et Dynamique des Protéines a développé deux approches orthogonales basées sur la mesure des couplages dipolaires résiduels (CDRs) par RMN, l’un se basant sur la modélisation analytique du mouvement de chaque acide aminé, l’autre utilisant les méthodes de dynamique moléculaire accélérée.
Ces deux méthodes ont été appliquées au domaine SH3C de CD2 Associated Protein (CD2AP). Plus de 1900 CDRs ont été mesurés, et combinés avec des mesures de relaxation de spin, pour aboutir à une description complète et convergente de la dynamique de cette protéine à résolution atomique sur des echelles du temps allant de la pico à la milliseconde. Cette description précise du paysage conformationel de la protéine a permis de mettre en évidence les fluctuations dans les sites d’interaction ayant des temps de corrélation entre la nano et la microseconde et qui sont invisibles aux approches existantes. L’étude du comportement de la protéine en complexe avec l’ubiquitine permettra de mieux comprendre le role physiologique de ces mouvements.

Multi-Timescale Conformational Dynamics of the SH3 Domain of CD2-Associated Protein using NMR Spectroscopy and Accelerated Molecular Dynamics. Salmon L, Pierce L, Grimm A, Ortega Roldan JL, Mollica L, Jensen MR, van Nuland N, Markwick PR, McCammon JA, Blackledge M. Angew Chem Int Ed Engl. ; 51(25):6279.

Vers une compréhension des mécanismes d’inhibition des L,D-transpeptidases

Les β-lactames inhibent la biosynthèse du principal composant de la paroi bactérienne, le peptidoglycane, en bloquant l’activité des enzymes responsables de son assemblage, les D,D-transpeptidases (ou PBPs). Dans certains cas, comme par exemple pour les formes dormantes des bacilles de la tuberculose, les L,D-transpeptidases (Ldts), une nouvelle classe d’enzymes non apparentées, peuvent palier à cette déficience fonctionnelle et permettre, sous la pression antibiotique, la survie bactérienne. Dans ce contexte, seule une famille de β-lactames reste étonnamment bactéricide les carbapénèmes. C’est pour mieux comprendre la spécificité des Ldts envers les carbapénèmes, que le groupe de RMN biomoléculaire de l’IBS, en collaboration avec des chercheurs du centre de Recherche des Cordeliers à Paris, a étudié la structure et la dynamique de diverses formes de la Ldt de Bacillus subtilis. Ils montrent que la cystéine du site actif dans l’enzyme libre est impliquée dans une triade catalytique, que l’interaction non-covalente de β-lactames est faible et aspécifique des carbapénèmes, et que la modification covalente de la cystéine catalytique induit une dynamique dans le site actif à l’échelle de temps de la milliseconde. Pris dans leur ensemble, ces résultats désignent l’étape d’attaque nucléophile de la cystéine sur le groupement carbonyle du noyau b-lactame comme responsable de la spécificité enzymatique.

Dynamics induced by β-lactam antibiotics in the active site of Bacillus subtilis L,D-transpeptidase. Lecoq L, Bougault, C., Hugonnet J.-E., Veckerlé C., Pessey O., Arthur, M., Simorre J.-P. Structure ; 20(5):850-61.

Caractérisation par RMN en temps réel d’un état intermédiaire de repliement d’une protéine

La biologie structurale s’intéresse généralement à l’état de plus basse énergie d’une molécule biologique (protéine, acide nucléique, …). Or des états structuraux à plus haute énergie peuvent jouer un rôle important pour sa fonction cellulaire ou être responsables de la formation d’agrégats toxiques telles les fibres amyloïdes. Ici nous montrons que grâce aux champs magnétiques intenses et aux techniques d’acquisition rapide, la spectroscopie RMN multidimensionnelle permet de caractériser la structure et dynamique de tels états excités séparés de l’état natif par des barrières énergétiques de quelques kcal/mol. Ceci est démontré pour un intermédiaire de repliement de la protéine humaine b2-microglobuline, supposée être responsable de la formation de fibres amyloïdes dans les joints et tissus connectifs de patients sous dialyse.

Real-Time NMR Characterization of Structure and Dynamics in a Transiently-Populated Protein Folding Intermediate. Enrico Rennella, Thomas Cutuil, Paul Schanda, Isabel Ayala, Vincent Forge, and Bernhard Brutscher. Journal of the American Chemical Society, 2012 May 16 ;134(19):8066-9. Epub 2012 May 7.

Une combinaison de méthodes pour décrire à haute résolution l’état déplié de la protéine ubiquitine

La résonance magnétique nucléaire (RMN) est de plus en plus reconnue comme la méthode du choix pour étudier le repliement et la stabilité des protéines. Dans une étude récente, les chercheurs de l’IBS ont combiné les données expérimentales RMN avec la diffusion aux petits angles des rayons X, et des outils pour décrire des équilibres conformationnels dynamiques, pour développer une description à haute résolution de l’état déplié de la protéine ubiquitine. Cette description a fourni les détails nouveaux sur l’interaction entre le dénaturant et la protéine. La même méthodologie a été utilisée, en collaboration avec des chercheurs de l’université Goethe de Francfort, pour comprendre la voie de repliement de la protéine lysozyme.

Sequence-specific mapping of the interaction between urea and unfolded ubiquitin from ensemble analysis of NMR and small angle scattering data. Huang JR, Gabel F, Jensen MR, Grzesiek S, Blackledge M. J Am Chem Soc. 2012 Mar 7 ;134(9):4429-36.

Modulation of structure and dynamics by disulfide bond formation in unfolded States. Silvers R, Sziegat F, Tachibana H, Segawa S, Whittaker S, Günther UL, Gabel F, Huang JR, Blackledge M, Wirmer-Bartoschek J, Schwalbe H. J Am Chem Soc. 2012 Apr 18 ;134(15):6846-54.

Conception rationnelle d’une protéine fluorescente cyan remarquablement efficace

Des chercheurs grenoblois de l’IBS (Institut de biologie structurale, CEA-CNRS-UJF) et de l’ESRF (European Synchrotron Radiation Facility), en collaboration avec des équipes des Universités d’Amsterdam et d’Oxford, ont réussi, en combinant biologie structurale et ingénierie génétique, à mettre au point une nouvelle protéine fluorescente cyan (CFP) dont l’efficacité de fluorescence est la meilleure jamais obtenue pour cette famille des protéines.
Grâce à leur fluorescence naturelle, les protéines fluorescentes sont facilement repérables et traçables dans l’organisme. Elles constituent aujourd’hui de très bons marqueurs biochimiques et biologiques et sont indispensables à l’utilisation de certaines techniques d’imagerie cellulaire. Les protéines fluorescentes cyan (CFP) et jaunes (YFP) sont utilisées pour visualiser, par la technique dite de FRET, des interactions « protéine-protéine » ou des changements conformationnels dans des réactions en cascade de signalisation cellulaire. Malheureusement, ces protéines ont longtemps souffert d’un faible niveau de fluorescence. Avec ces travaux, les chercheurs ont voulu comprendre quelle était l’origine de cette faible efficacité de fluorescence. Dans un premier temps, les chercheurs de Grenoble et d’Oxford ont caractérisé la structure tridimensionnelle de plusieurs CFP au niveau de fluorescence variable et caractérisé leur dynamique structurale. Ils ont ainsi repéré les régions de la protéine responsables de son efficacité de fluorescence. Grâce à ces données, leurs collègues d’Amsterdam ont dans un second temps, grâce à une méthode innovante de caractérisation de mutants à haut débit, pu développer une CFP, dénommée mTurquoise2, dont l’efficacité de fluorescence, en termes d’intensité et de durée de vie, est la meilleure jamais obtenue pour cette famille de protéines. Les chercheurs disposent maintenant avec mTurquoise2 d’un un outil pouvant aider à visualiser des événements cellulaires avec un niveau de sensibilité sans précédent et à réaliser des expériences dont les résultats auraient auparavant été cachés dans le bruit.

Communiqué de presse

Structure-guided evolution of cyan fluorescent proteins towards a quantum yield of 93%, J. Goedhart, D. von Stetten, M. Noirclerc-Savoye, M. Lelimousin, L. Joosen, M. A. Hink, L. van Weeren, T. W. Gadella Jr, and A. Royant, Nat. Commun. 2012 Mar 20 ;3:751

L’IBS, acteur de l’infrastructure européenne intégrée de biologie INSTRUCT

La recherche dans le domaine biomédical dispose, avec le lancement officiel de INSTRUCT le 23 février 2012, d’une nouvelle infrastructure de recherche dans le domaine de la biologie structurale. Instruct va permettre aux scientifiques à travers l’Europe d’accéder à un panel complet de technologies intégrées parmi les plus avancées au monde, grâce à la collaboration d’instituts européens leaders en biologie structurale.

Un catalogue complet des technologies accessibles est disponible sur www.structuralbiology.eu . Le site comporte également des offres d‘emploi, des informations sur des programmes académiques ou des événements scientifiques, des forums de discussion et abrite des réseaux de scientifiques travaillant sur des projets communs.

Grenoble (avec le PSB) et Strasbourg (avec l’IGBMC) sont les deux centres de référence français de Instruct parmi les 15 centres européens labellisés. L’Institut de Biologie Structurale met à disposition plusieurs plate-formes (Cryo EM, MP3 et NMR) avec les compétences qui les accompagnent.

Un peptide pour mimer un sucre et inhiber l’entrée du VIH dans les cellules

L’entrée du VIH dans les cellules repose sur l’interaction de la protéine d’enveloppe du virus (gp120) avec le récepteur CD4 et les GPCR CCR5 ou CXCR4. Cette double interaction représente donc une cible pharmacologique d’intérêt dans des stratégies visant à inhiber l’entrée du virus.
Dans cette perspective, le groupe SAGAG de l’IBS a solubilisé CCR5 et CXCR4 par un cocktail de lipides et de détergents, permettant de conserver leurs fonctions de reconnaissance et d’effectuer des mesures d’interactions par SPR entre gp120 et ces récepteurs.
Par ailleurs, des travaux précédents avaient montré que les héparanes sulfate (HS) se liaient à gp120 et interféraient avec l’entrée virale. La complexité des HS ne permettant pas d’identifier aisément les déterminants moléculaires impliqués dans l’interaction, des peptides contenant des sulfotyrosines (dont le nombre et la position peuvent être facilement modifiés) et mimant ces polysaccharides ont été générés.
En combinant ces deux aspects (mesure d’interaction gp120/GPCR et génération de mimétiques d’oligosaccharides), une molécule, appelée mCD4-P3YSO3, a été développée, en collaboration avec l’Institut Pasteur et l’Université d’Orsay. Cette molécule inhibe l’interaction de gp120 avec CD4, CCR5 ou CXCR4 et bloque la réplication d’isolats cliniques du VIH avec des IC50 de 0,5 nM.
Ces résultats positionnent ce composé de manière favorable pour le développement d’un inhibiteur du VIH.

A synthetic heparan sulfate-mimetic peptide conjugated to a mini CD4 displays veryhigh anti-HIV-1 activity independently of coreceptor usage. Connell B.J., Baleux F., Coic YM., Clayette P., Bonnaffé D and Lortat-Jacob H. Chemistry & Biology 19 (1) 131-139 (2012)

Mécanismes moléculaires de la biogenèse du pilus chez Streptococcus pneumoniae

Modèle d’assemblage du pilus de S. pneumoniae
RrgB forme la fibre polymérique du pilus. L’adhésine RrgA est associée à l’extrémité du pilus mais également le long de la fibre favorisant l’interaction du pilus avec les récepteurs de l’hôte. La multimérisation de RrgA devrait également renforcer l’avidité de cette reconnaissance. RrgC est supposé ancrer le pilus dans la paroi bactérienne. Le rôle de chacune des sortases est indiqué ainsi que la séquence possible de leur intervention dans la genèse du pilus. (El Mortaji, Biochemistry 2012)

Streptococcus pneumoniae est un pathogène majeur chez l’homme, responsable d’otites, de pneumonies, de septicémies et de méningites. Récemment des structures de type pilus ont été identifiées à la surface de S. pneumoniae qui jouent un rôle important dans les étapes initiales de colonisation des tissus hôtes. Six gènes sont impliqués dans la formation de cette structure. Trois d’entre eux codent pour les protéines structurales ou pilines (RrgA, RrgB et RrgC) et trois autres gènes codent pour les enzymes, appelées sortases, catalysant l’association covalente des pilines (SrtC-1, SrtC-2 et SrtC-3).
La caractérisation structurale des pilines RrgA, RrgB et RrgC réalisée grâce à une collaboration entre les Groupes Pneumocoque et Pathogénie Bactérienne de l’IBS, a mis en évidence la présence d’un type nouveau de modification post-traductionnelle, il s’agit de ponts intramoléculaires Lys-Asn, au sein de chacune des pilines dont le rôle stabilisateur a été démontré. De plus, la résolution des structures cristallographiques de RrgA et RrgB a permis d’élucider certains aspects du processus d’assemblage du pilus ainsi que ses propriétés adhésives. Afin de définir la spécificité de substrat de chacune des trois sortases, nous avons développé un système de co-expression des pilines et des sortases dans le système recombinant E. coli. Cette étude a permis d’identifier des complexes piline/sortase et piline/piline dont la formation est spécifiquement catalysée par les sortases. L’ensemble de ces travaux a permis d’obtenir des éléments clés dans la compréhension de la biogenèse du pilus chez S. pneumoniae et de proposer un nouveau modèle d’assemblage du pilus.

- Manzano C., Contreras-Martel C., El-Mortaji L., Izore T., Fenel D., Vernet T., Schoehn G., Di Guilmi A.M., Dessen A. (2008). Structure, 16, 1-11.
- Manzano C., Izore T., Job V., Di Guilmi A.M., Dessen A. (2009) Biochemistry, 48, 10549-10557.
- El Mortaji L., Terrasse R., Dessen A., Vernet T., Di Guilmi A.M. (2010) J. Biol. Chem. 285, 12405-12415.
- Izoré T., Contreras-Martel C., El-Mortaji L., Manzano C., Terrasse R., Verne.t T., Di Guilmi A.M., Dessen A. (2010) Structure 18, 106-115.
- El Mortaji L., Fenel D., Vernet T., Di Guilmi A.M. (2012) Biochemistry. Under press
- El Mortaji L., Contreras-Martel C., Moschioni M., Ferlenghi I., Manzano C., Vernet T., Dessen A., Di Guilmi A.M. (2012) Biochemical J. 441, 833-841

Inhibition de l’infection VIH dans des échantillons de tissus utérins humains

Il y a plus d’un an et demi, notre équipe a contribué, dans le cadre d’un travail collaboratif européen, à une première étude montrant que des molécules anti-DC-SIGN (des dendrons de glycomimics produits au sein de notre réseau), étaient capables de bloquer, sur des cellules, la trans-infection, dépendante de DC-SIGN, du virus HIV vers les lymphocytes T.
Dans la droite ligne de ce travail, un nouveau cap vient d’être franchi avec ce travail que nous venons de publier dans AIDS. En effet, au delà de la transfection c’est maintenant l’inhibition directe à l’infection au VIH dont nous venons de démontrer la pertinence au travers de notre approche et, cette fois, non plus uniquement sur des préparations cellulaires mais également directement sur des échantillons de tissus utérins humains ("cervical explant").
Au delà des résultats prometteurs de cette stratégie anti-infectieuse, nous montrons aussi que nos inhibiteurs, via leur interaction avec DC-SIGN, contribuent à l’augmentation de la production des chimiokines MIP1-a, MIP1-b et Rantes, ligand de CCR5. Ils sont donc capables de contribuer à une signalisation intracellulaire. Cet effet s’ajoute probablement à l’effet biologique, ces chimiokines étant les ligands naturels du récepteur CCR5 qu’utilise le virus pour infecter les cellules cibles. Ainsi, les chimiokines nouvellement produites pourraient contribuer au blocage de ces récepteurs et donc à l’infection observée.
Cette étude confirme la pertinence de notre approche dans la recherche de nouvelles molécules pouvant être utilisées dans le cadre d’une stratégie de prévention basée sur le concept de microbicides. Nous montrons dans ce travail une spécificité d’inhibition à l’égard du récepteur DC-SIGN (détourné par le VIH) sans inhiber l’action de la langerine, un récepteur analogue mais qui contribue lui à l’élimination du virus.
Notre consortium poursuit ses efforts dans l’amélioration de ces molécules. Une prochaine génération d’entre elles avec une affinité d’ores et déjà améliorée est en train d’émerger dans nos laboratoires...

A glycomimetic compound inhibits DC-SIGN-mediated HIV infection in cellular and cervical explant models. Berzi A, Reina JJ, Ottria R, Sutkeviciute I, Antonazzo P, Sanchez-Navarro M, Chabrol E, Biasin M, Trabattoni D, Cetin I, Rojo J, Fieschi F, Bernardi A, Clerici M. AIDS. 2012 Jan 14 ;26(2):127-137.