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Institut de Biologie StructuraleGrenoble / France

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cristallographie cinétique

La cristallographie cinétique des protéines : une nouvelle approche pour visualiser les intermédiaires réactionnels à l’échelle quasi-atomique


La cristallographie cinétique consiste à déclencher la fonction biologique dans une protéine cristallisée, de manière à piéger des changements conformationels fonctionnels. La plupart des structures de protéines résolues par cristallographie aux rayons X correspondent à un état statique de la protéine qui ne représente pas bien l’ensemble des conformations adoptées en réalité par une protéine en action. La cristallographie cinétique des protéines permet d’investiguer la structure d’une manière dynamique. Voir Bourgeois & Weik, Crystallography Rev. (2009) 15,87-118 and Bourgeois & Royant, Curr. Opin. Struc. Biol. (2005) 15, 1-10).
Dans quelques cas très favorables (par exemple dans le cas de la myoglobine) des méthodes ultrarapides comme la diffraction de Laue permettent d’enregistrer des films en temps réel de protéines en action, avec une résolution temporelle approchant les 100 ps. Cependant, ces méthodes sont difficiles à appliquer. Dans un grand nombre de cas, il est alors possible d’utiliser une autre stratégie en piégeant des intermédiaires réactionnels dans le cristal dont les structures sont alors résolues en utilisant les techniques standard de collecte de données. (Pour un exemple dans l’équipe voir Katona et al, Science, (2007), 316, 449-52). Dans ce but, nous avons développé plusieurs instruments et approches méthodologiques fondés sur la photoactivation de chromophores endogènes ou exogènes, un contrôle précis de la température de l’échantillon, et le suivi de la réaction par spectroscopie in cristallo (absorption UV-visible et fluorescence, temps de vie de fluorescence et spectroscopie Raman). Nous appliquons ces techniques au cas des protéines fluorescentes qui sont particulièrement bien adaptées aux approches de cristallographie cinétique.


Mécanisme enzymatique de la superoxyde réductase de Desulfoarculus baarsii. Un résidu lysine importe une molécule d’eau essentielle pour la production de H2O2 dans le site actif de la SOR. (Katona et al., 2007)

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