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Institut de Biologie StructuraleGrenoble / France

Contacts relatifs à cet article / BREYTON Cécile / EBEL Christine

Structure et Stabilité de Protéines Membranaires Intégrales et Assemblages de Phages

Responsable : Cécile Breyton (CNRS)


Equipe


Permanents
- Cécile Breyton (DR, CNRS)
- Christine Ebel (DR, CNRS)
- Claudine Darnault (Tech, CEA)
- Aline Le Roy (Tech, CEA)
Contractuels
- Ilham Bouchemal (Ing, ANR)
- Séraphine Degroux (Thésard, UGA)
- Waqas Javed (Thésard, UGA 50%)
- Romain Linarès (Post-doc, ANR)
- Nathan Epalle (M2, DRF Impulsion)

Thèmes de Recherche Principaux

L’investigation structurale des premières étapes de l’infection par le phage dans le système phage T5 - E. coli.
Le phage T5, un virus qui infecte E. coli, appartient à la famille des phages à queue longue et flexible. Nous sommes intéressés à comprendre les mécanismes moléculaires de la perforation de la paroi cellulaire. Celle-ci est déclenchée par l’interaction de l’extrémité de la queue du phage avec son récepteur, une protéine de la membrane externe d’E. coli, FhuA.

Au cours des dernières années, nous avons localisé les onze protéines de la queue, puis nous avons initié la détermination de leur structure. Les cristaux des protéines de phage sont difficiles à phaser, et les molécules développées par E. Girard (IBS) ont été fructueusement utilisées. Nous avons étudié le tube de queue, par cryomicroscopie électronique (cryo-EM), avant et après interaction avec FhuA, en collaboration avec G. Schoehn (IBS). En combinant la cryo-EM du tube de queue (résolution 6 Å) avec la structure cristalline de la protéine majeure de la queue (résolution de 2,2 Å), nous avons proposé une structure pseudo-atomique du tube de la queue. Dans le cadre d’une collaboration avec P. Schanda (IBS), nous comparons la dynamique de cette protéine en solution et lorsqu’elle est polymérisée par RMN en solution et à l’état solide.

Notre projet est maintenant d’étudier la structure de l’extrémité de la queue T5 et le canal qu’elle forme lors de l’interaction avec une membrane. Nous étudierons également « l’immunité » du phage T5 en étudiant l’interaction et la structure de Llp, une protéine périplasmique codée par un gène phagique. Llp se lie à FhuA et empêche ainsi une surinfection par d’autres phages.

Le développement de méthodes pour l’étude structurale et fonctionnelle de protéines membranaires.
Nous évaluons les propriétés physico-chimiques et biochimiques de nouveaux détergents et de nouveaux tensioactifs fluorés, conçus pour être peu agressifs envers les protéines membranaires, en collaboration avec G. Durand (Avignon) et S. Keller (Kaiserslautern, DE).

Nous évaluons des protocoles pour la caractérisation des protéines membranaires, utilisant l’ultracentrifugation analytique et la chromatographie d’exclusion couplée à la diffusion de la lumière.

La diffusion de neutrons à petit angle (SANS) est une technique puissante pour étudier la structure en solution des protéines membranaires, car les contributions du détergent libre et lié –ou lipides- peuvent être masquées. À l’aide du SANS, nous avons révélé des échanges de lipides entre des bicouches lipidiques stabilisées par le SMA, un polymère amphipatique utilisé pour manipuler les protéines membranaires. Nous étudions les conformations en solution des protéines SpNox et BmrA, en collaboration avec F. Fieschi (M&P, IBS) et J.-M. Jault (IBCP, Lyon), respectivement, et avec A. Martel (ILL).

Expertise

Biochimie des protéines membranaires ; Biophysique ; Cristallographie ; Diffusion des rayons X et neutrons ; Cryomicroscopie électronique

Responsabilité de plateformes

Ultracentrifugation Analytique, Protein analysis on line

Mots clés

Relation Structure fonction de canaux, récepteurs, transporteurs ; Biophysique et biochimie ; Virologie moléculaire et structurale ; Bactériophages ; Tensioactifs.

Sélection de publications

La liste des publications de l’équipe depuis 2015 peut être trouvée ici (données issues de HAL-IBS).

- C.-A. Arnaud, G. Effantin, C. Vivès, S. Engilberge, M. Bacia, P. Boulanger, E. Girard, G. Schoehn, C. Breyton, Bacteriophage T5 tail tube structure suggests a trigger mechanism for Siphoviridae DNA ejection, Nat. Commun. 8 (2017) 1953. doi:10.1038/s41467-017-02049-3.
- H. Fraga, C.-A. Arnaud, D.F. Gauto, M.J.C. Audin, V. Kurauskas, P. Macek, C. Krichel, J.-Y. Guan, J. Boisbouvier, R. Sprangers, C. Breyton, P. Schanda, Solid-state NMR H-N-(C)-H and H-N-C-C 3D/4D correlation experiments for resonance assignment of large proteins, Chemphyschem. 18 (2017) 2697-2703. doi:10.1002/cphc.201700572.
- S. Engilberge, F. Riobé, S.D. Pietro, L. Lassalle, N. Coquelle, C.-A. Arnaud, D. Pitrat, J.-C. Mulatier, D. Madern, C. Breyton, O. Maury, E. Girard, Crystallophore : a versatile lanthanide complex for protein crystallography combining nucleating effects, phasing properties, and luminescence, Chem. Sci. 8 (2017) 5909–5917. doi:10.1039/C7SC00758B.
- A. Flayhan, F.M.D. Vellieux, R. Lurz, O. Maury, C. Contreras-Martel, E. Girard, P. Boulanger, C. Breyton, Crystal Structure of pb9, the Distal Tail Protein of Bacteriophage T5 : a Conserved Structural Motif among All Siphophages, J. Virol. 88 (2014) 820–828. doi:10.1128/JVI.02135-13.

- C. Ebel, C. Breyton, A. Martel, Examining membrane proteins by neutron scattering, in : Biophys. Membr. Proteins Methods Protoc., Springer, Vincent Postis and Adrian Goldmann, 2018. in press
- R. Cuevas Arenas, B. Danielczak, A. Martel, L. Porcar, C. Breyton, C. Ebel, S. Keller, Fast Collisional Lipid Transfer Among Polymer-Bounded Nanodiscs, Sci. Rep. 7 (2017) 45875. doi:10.1038/srep45875.
- A. Le Roy, K. Wang, B. Schaack, P. Schuck, C. Breyton, C. Ebel, AUC and Small-Angle Scattering for Membrane Proteins, Methods Enzymol. 562 (2015) 257–286. doi:10.1016/bs.mie.2015.06.010.
- A. Le Roy, C. Breyton, C. Ebel, Analytical Ultracentrifugation and Size- Exclusion Chromatography Coupled with Light Scattering for the Characterization of Membrane Proteins in Solution, in : Membr. Proteins Prod. Struct. Anal., Springer, I. Muss-Veteau, 2014 : pp. 267–287.
- G. Durand, M. Abla, C. Ebel, C. Breyton, New amphiphiles to handle membrane proteins : “ménage à trois” between chemistry, physical-chemistry and biochemistry, in : Membr. Proteins Prod. Struct. Anal., Springer, I. Muss-Veteau, 2014.