Méthodes : rationalisation de la cristallisation des protéines

Contact : Monika Spano

Une façon rationnelle de trouver les conditions appropriées pour faire croître des échantillons de cristaux exploitables pour la bio-cristallographie est d’explorer le diagramme de phase de cristallisation permettant le contrôle précis des paramètres affectant le processus de croissance cristalline. Tout d’abord, la nucléation est induite dans des conditions sursaturées proches de la limite de solubilité entre les régions de nucléation et métastable. Ensuite, la croissance du cristal est obtenue dans la zone métastable - qui est l’endroit optimal pour une expansion plus lente et ordonnée du cristal - par la modulation de paramètres physiques spécifiques. Une connaissance approfondie du diagramme de phase est vitale dans toute expérience de cristallisation. La pertinence de la sélection de la position de départ et de la voie cinétique entreprise pour contrôler la plupart des propriétés finales des cristaux synthétisés a été démontrée.
Les plateformes OptiCrys/MicroCrys permettent aux utilisateurs de bénéficier de stratégies rationnelles établies pour l’optimisation de la croissance des cristaux en utilisant un contrôle précis in situ de la température et de la composition chimique de la solution de cristallisation par dialyse (et microdialyse). Des diagrammes de phase systématiques dans un espace multidimensionnel sont étudiés en utilisant des faibles quantités de matériel protéique dans l’approche sérielle proposée par les instruments développés et en rupture avec le paradigme actuel des expériences parallèles.
Les stratégies de cristallisation rationnelles établies peuvent être bénéfiques pour fournir des échantillons exploitables pour la cristallographie neutronique des protéines qui nécessite des monocristaux bien ordonnés de grand volume, ainsi que pour générer des populations homogènes de cristaux de protéines de taille uniforme nécessaires à l’utilisation d’autres techniques de diffraction avancées (cristallographie sérielle aux rayons X, microdiffraction électronique).


Publications marquantes :

1. Large crystal growth for neutron protein crystallography. Budayova-Spano M, Koruza K, Fisher Z (2020) Methods Enzymol. 634, 21-46.

2. Optimization of crystallization of biological macromolecules using dialysis combined with temperature control. Junius N, Vahdatahar E, Oksanen E, Ferrer J-L, Budayova-Spano M (2020) J. Appl. Crystallogr. 53, 686-698.

3. Mixing Salts and Poly(ethylene glycol) into Protein Solutions : The Effects of Diffusion across Semipermeable Membranes and of Convection. Apostolopoulou V, Junius N, Sear RP, M. Budayova-Spano (2020) Cryst. Growth Des. 20, 3927-3936.

4. Optimization of crystal growth for neutron macromolecular crystallography. E. Vahdatahar E, Junius N, Budayova-Spano M (2021) J. Vis. Exp. 169, e61685

5. Crystallization of proteins on chip by microdialysis for in situ X-ray diffraction studies. Jaho S, Junius N, Borel F, Sallaz-Damaz Y, Salmon J-B, Budayova-Spano M (2021) J. Vis. Exp. 170, e61660