La protéine EL222 de la bactérie marine Erythrobacter litoralis régule l’expression génique en réponse à la lumière bleue. Cette régulation se fait par des modifications conformationnelles déclenchées par l’activation d’une petite molécule à l’intérieur de la protéine, appelée flavine mononucléotide (FMN).
Afin de mieux comprendre le fonctionnement de cette protéine, des chercheurs du de RMN biomoléculaire de l’IBS, en collaboration avec l’Institut de biotechnologie de l’Académie des sciences en république tchèque, ont étudié les changements chimiques et structuraux d’EL222 sous exposition à la lumière bleue en combinant la cristallographie aux rayons X, les spectroscopies RMN et optique et des simulations de dynamique moléculaire. Ils révélent qu’EL222 passe par deux états distincts activés par la lumière, chacun étant lié à des changements chimiques spécifiques du FMN. Bien qu’EL222 soit principalement monomérique dans l’obscurité, l’exposition à la lumière favorise la formation de dimères, ce qui accroît sa liaison à un ADN double brin. Fait surprenant, toutes les formes d’EL222 peuvent s’associer à l’ADN, mais le déplacement de l’équilibre vers des complexes stables nécessite une exposition à la lumière bleue.
Cette étude propose un nouveau modèle d’activation, où les modifications chimiques induites par la lumière au niveau du FMN générèrent une conformation ouverte de la protéine qui facilite l’auto-association et la liaison à l’ADN. Elle ouvre également la voie à l’optimisation des outils optogénétiques basés sur EL222 en ajustant l’intensité lumineuse afin de régler plus précisément les niveaux d’expression des gènes.
Light-dependent flavin redox and adduct states control the conformation and DNA-binding activity of the transcription factor EL222. Chaudhari AS, Favier A, Tehrani ZA, Kovaľ T, Andersson I, Schneider B, Dohnálek J, Černý J, Brutscher B, Fuertes G. Nucleic Acids Res. 2025 ; 53(6):gkaf215. doi : 10.1093/nar/gkaf215.
Contact : Bernhard Brutscher, chercheur CNRS du groupe de RMN biomoléculaire (IBS/NMR)