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Institut de Biologie StructuraleGrenoble / France

Zoom sur l’environnement du chromophore dans une protéine fluorescente par spectroscopie RMN en solution

Les protéines fluorescentes de la famille GFP qui changent d’état lorsqu’elles sont éclairées à des longueurs d’onde spécifiques sont des marqueurs largement utilisés en imagerie super-résolution. Les propriétés photophysiques de ces protéines dépendent toutefois de manière cruciale des conditions environnementales dans lesquelles elles sont exprimées et utilisées. Actuellement, les stratégies basées sur la conception rationnelle pour améliorer les propriétés de ces protéines fluorescentes exploitent principalement les informations mécanistiques disponibles à partir des structures cristallographiques. Or, ces structures manquent d’informations sur la dynamique conformationnelle, les états de protonation et les liaisons hydrogène, ainsi que leur dépendance aux conditions physicochimiques. Dans ce travail de collaboration impliquant les groupes RMN et I2SR, nous nous sommes concentrés sur rsFolder, une protéine fluorescente verte photocommutable qui a été conçue à l’IBS. Nous avons démontré que la spectroscopie RMN en solution peut détecter des changements subtils dans l’environnement du chromophore avec une résolution atomique, ce qui permet de mieux comprendre la dépendance au pH des propriétés de photocommutation de rsFolder. Nos résultats peuvent être exploités pour concevoir et tester de nouveaux variants de FPs plus robustes face aux changements environnementaux. Ce travail introduit également la spectroscopie RMN dans le domaine de la recherche sur les protéines fluorescentes en tant que nouvel outil pour sonder les populations et la dynamique des différentes conformations du chromophore en fonction d’une variété de conditions environnementales.

Disentangling chromophore states in a reversibly switchable green fluorescent protein : mechanistic insights from NMR spectroscopy. Christou NE, Giandoreggio-Barranco K, Ayala I, Adam V, Bourgeois D, Brutscher B. Journal of the American Chemical Society 2021, 143, 19, 7521–7530

Contact : Bernhard Brutscher, chercheur CEA de l’IBS (groupe de RMN biomoléculaire)