IBS - Institut de Biologie Structurale - Grenoble / France

Décrire la dynamique des protéines intrinsèquement désordonnées jusqu'à dans la cellule

2019-12-06T07:44:28Z

Les scientifiques estiment qu'un tiers des protéines humaines sont intrinsèquement désordonnées (PIDs), c'est à dire sans structure tridimensionnelle stable. Très flexibles, elles peuvent s'adapter à plusieurs partenaires physiologiques et adoptent une multitude de conformations. Leur fonctionnement reste peu compris même si elles jouent des rôles essentiels dans toutes les organismes vivants. Les chercheurs du groupe FDP de l'IBS font appel à la spectroscopie RMN (résonance magnétique nucléaire) pour en savoir plus. Cet outil, extrêmement sensible pour l'étude de systèmes moléculaires hautement dynamiques, permet la caractérisation précise de la dynamique conformationnelle à longue portée et locale des PIDs et de leurs complexes, à une résolution atomique.
Dans cette étude, les chercheurs ont développé des méthodes pour décrire la dynamique de ces protéines sur des échelles de temps qui diffèrent presque par trois ordres de grandeur. Grace à ce travail il est maintenant possible de cartographier les mouvements locaux et segmentaux de la chaine désordonnée des acides aminés formant la protéine en fonction de son environnement, plus ou moins visqueux, et à différentes températures. Ces nouvelles méthodes permettent d'accéder à la réalité de fonctionnement de ces protéines dans un milieu biologique, au sein de cellules vivantes par exemple, permettant de comprendre la dynamique fonctionnelle de ces protéines dans les conditions jusque-là peu accessibles.

A Unified Description of Intrinsically Disordered Protein Dynamics under Physiological Conditions using NMR Spectroscopy. Wiktor Adamski, Nicola Salvi, Damien Maurin, Justine Magnat, Sigrid Milles, Malene Ringkjøbing Jensen, Anton Abyzov, Christophe Moreau, Martin Blackledge. Journal of the American Chemical Society ; 141(44):17817-17829

Un candidat pour le développement de vaccins contre le VIH-1

2019-11-28T13:26:57Z

La clef du développement d'un vaccin contre le VIH est l'induction d'anticorps neutralisants à large spectre (bnAb). Les classes de bnAb actuellement connues sont dirigées contre six régions fonctionnelles de la protéine d'enveloppe du VIH. Plusieurs bnAb puissants qui ciblent un épitope très conservé situé sur gp41 ont été identifiés. Des candidats pour le développement d'un vaccin basé sur des peptides mimant cet épitope ont été testés sans succès. Quelle est la raison de ces échecs ? Dans cette étude, les chercheurs du groupe EBEV de l'IBS et leurs collaborateurs ont caractérisé un nouveau bnAb humain très puissant (LN01) dirigé contre l'épitope MPER situé sur la protéine gp41 du VIH. LN01 neutralise 92% d'un panel de 118 souches virales. En examinant les détails moléculaires de la neutralisation du virus par l'anticorps LN01, les chercheurs ont montré que, en plus de l'épitope MPER, l'interaction de LN01 avec gp41 nécessite une partie de la région transmembranaire (TM) de gp41. Les études structurales menées ont permis d'élucider le rôle de cette région transmembranaire et l'importance de l'interaction de LN01 avec les lipides pour la neutralisation du virus. En s'appuyant également sur des études utilisant la simulation de dynamique moléculaire, les chercheurs proposent un modèle d'interaction de LN01 avec son épitope inséré dans la membrane virale (Figure). Toutes ces données démontrent qu'un candidat pour le développement de vaccins doit comprendre les domaines MPER et transmembranaire de gp41 correctement insérés dans une bicouche lipidique pour induire des anticorps neutralisants à large spectre puissants.

Structural basis for broad HIV-1 neutralization by the MPER-specific human Broadly neutralizing antibody LN01. Pinto D, Fenwick C, Caillat C, Silacci C, Guseva S, Dehez F, Chipot C, Barbieri S, Minola A, Jarrossay D, Tomaras GD, Shen X, Riva A, Tarkowski M, Schwartz O, Bruel T, Dufloo J, Seaman MS, Montefiori DC, Lanzavecchia A, Corti D, Pantaleo G and Weissenhorn W. Cell Host Microbe ; 26(5):623-637.e8.

Sigrid Milles (IBS/FDP) prix Paoletti 2019

2019-11-04T08:33:09Z

Sigrid Milles a reçu, le 30 octobre 2019 au siège du CNRS, le Prix Paoletti 2019 pour son travail sur les protéines intrinsèquement désordonnées par fluorescence à molécules unique et résonance magnétique nucléaire (RMN). Détails.
Ce prix prestigieux, crée en mémoire de Claude Paoletti, ancien directeur scientifique du département des sciences de la vie du CNRS, récompense un jeune chercheur en biologie, toutes disciplines confondues.

Inauguration départementale de la fête la science 2019 sur le Campus EPN

2019-10-03T12:49:32Z

Pour l'inauguration départementale de la fête de la science 2019, le Campus EPN a ouvert ses portes le 03 octobre matin avec des visites des plateformes Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) et de microscopie électronique de l'IBS, du tunnel de l'ESRF, de la plateforme partenariale EMBL-IBS de cristallographie à haut-débit de protéines, du bâtiment des Sciences et de deux laboratoires communs ILL-ESRF.

La cérémonie de lancement a eu lieu à l'IBS en présence de Madame Chloé Lombard, représentant Monsieur le Préfet de l'Isère, de Madame Viviane Henry représentant Madame la Rectrice de l'Académie de Grenoble, de M.Christophe Ferrari, Président, Grenoble-Alpes-Métropole, de M.Eric Piolle, maire de Grenoble, et de Mme Jeany Jean-Baptiste, Directrice de la Casemate. Les Directeurs des 4 institutions présentes sur le Campus EPN (EBML, ESRF, IBS et IBS), ainsi que des porteurs de projet de la Fête de la Science issus d'autres laboratoires ou associations, étaient également présents.

Visite de la plateforme de Microscopie electronique de l'IBS - © IBS		Visite de la plateforme de RMN de l'IBS - © IBS
Visite du tunnel ESRF - © ESRF		Cérémonie de lancement - © ILL
M. Weissenhorn, directeur de l'IBS - © IBS		Mme Jeany Jean-Baptiste, Directrice de la Casemate - © IBS
M.Eric Piolle, maire de Grenoble - © IBS		M.Christophe Ferrari, Président, Grenoble-Alpes-Métropole - © IBS
Mme Viviane Henry représentant Madame la Rectrice de l'Académie de Grenoble - © IBS		Mme Chloé Lombard, représentant Monsieur le Préfet de l'Isère - © IBS

Ce fut une belle occasion de valoriser nos équipements de recherches coopératives et notre attachement à la promotion et à la diffusion de la science.
Retrouvez les actions menées par l'IBS pour la FDS 2019.

Des pseudo-adénovirus chimériques pour combattre les virus émergents

2019-09-26T05:58:47Z

Les maladies infectieuses continuent de décimer les populations dans le monde entier. Parmi les moyens dont nous disposons pour contrer ces menaces, la vaccination s'est avérée exceptionnellement puissante. La variole a été éradiquée, la rougeole et la poliomyélite sont contrôlés par la vaccination. Cependant, de graves menaces pèsent toujours comme en témoignent les épidémies causées par les virus Ebola ou Zika. Un autre exemple récent est le virus Chikungunya, un pathogène viral transmis par la piqûre du moustique tigre. Autrefois confiné à l'Afrique subsaharienne, le virus Chikungunya s'est récemment répandu dans le monde entier depuis que ces moustiques vecteurs remontent géographiquement vers les pôles du fait du changement climatique.
L'équipe ‘Adénovirus', du groupe Microscopie Electronique & Méthodes de l'IBS a constitué un consortium international avec l'EMBL et l'Université de Bristol pour imaginer une nouvelle technologie vaccinale. En effet, cette équipe travaille sur une protéine de l'adénovirus s'auto-assemblant spontanément par 60 pour donner une particule particulièrement stable même sans réfrigération ressemblant à un virus mais étant non infectieuse. Une étude par cryo-microscopie électronique a montré que cette particule possède une surface quasi-sphérique très flexible. Une ingénierie de cette protéine adénovirale a alors été menée pour remplacer à façon ces régions exposées par celles provenant d'autres pathogènes. Une preuve de principe a été établie en exprimant une particule affichant des épitopes neutralisants du virus Chikungunya. Ces néo-particules chimérique Adénovirus/Chikungunya ont donné des résultats prometteurs dans les études animales comme le montrent à la fois leur drainage vers les ganglions lymphatiques et la réponse humorale produite contre les épitopes du virus Chikungunya couvrant la particule. Cette technologie vaccinale simple d'emploi, basée sur une particule unique pouvant être modifiée par biologie synthétique a été brevetée par le CNRS et l'EMBL et pourrait à terme permettre de combattre de nombreuses autres maladies infectieuses. Les résultats viennent d'être publiés dans la prestigieuse revue ‘Science Advances'.

Synthetic self-assembling ADDomer platform for highly efficient vaccination by genetically encoded multiepitope display. Charles Vragniau, Joshua C. Bufton, Frédéric Garzoni, Emilie Stermann, Fruzsina Rabi,Céline Terrat, Mélanie Guidetti, Véronique Josserand, Matt Williams, Christopher J. Woods, Gerardo Viedma, Phil Bates, Bernard Verrier, Laurence Chaperot, Christiane Schaffitzel, Imre Berger and Pascal Fender. Science Advances ; Vol. 5, no. 9, eaaw2853

Détermination de la structure à résolution atomique d'un complexe enzymatique en combinant RMN et cryo-ME

2019-09-23T11:19:15Z

Compte-tenu de leur complexité, la détermination de la structure des machineries biologiques de haut poids moléculaire reste souvent un défi pour chacune des méthodes expérimentales à la disposition des structuralistes. Les chercheurs des groupes MEM, NMR et DYNAMOP de l'IBS, en collaboration avec l'université de Francfort et du NIH, ont mis en place une approche intégrée permettant la détermination de la structure d'assemblages de protéines de haut poids moléculaire. Le protocole de calcul mis en place utilise simultanément les données structurales obtenues par RMN liquide et solide et par cryo-ME afin de surpasser les limites intrinsèques à chaque méthode structurale. Cette nouvelle approche intégrée a été appliquée pour déterminer la structure de l'aminopeptidase dodécamérique TET2 de 468kDa avec une précision supérieure à 1 Å, dépassant ainsi les normes actuelles de détermination de la structure des protéines par RMN et cryo-ME en termes de poids moléculaire et de précision. De plus cette nouvelle approche reste applicable dans les cas où seulement des données cryo-ME à résolution intermédiaire sont disponibles et ouvre ainsi de nouvelles perspectives pour résoudre la structure de systèmes biologiques complexes.

Integrated NMR and cryo-EM atomic-resolution structure determination of a half-megadalton enzyme complex. Gauto DF, Estrozi LF, Schwieters CD, Effantin G, Macek P, Sounier R, Sivertsen AC, Schmidt E, Kerfah R, Mas G, Colletier JP, Güntert P, Favier A, Schoehn G, Schanda P, Boisbouvier J. Nature Communications ;10(1):2697

La dynamique des résidus aromatiques d'une protéine de 0.5 MDa vue par RMN du solide

2019-09-20T07:26:04Z

Les résidus aromatiques jouent des rôles clés dans beaucoup de protéines, et sont impliqués notamment dans les interactions protéine-ligand et protéine-protéine. Présents également dans leur cœur hydrophobe, les résidus aromatiques sont cruciaux pour la stabilité des protéines. Pour ces raisons, l'étude de leur dynamique peut donner des informations riches sur les mécanismes réactionnels et le repliement. Bien que des approches de RMN du liquide se soient intéressées aux résidus aromatiques depuis des décennies, ces études ont été limitées à des petites protéines. Une nouvelle approche développée par le groupe de RMN de l'IBS, en collaboration avec des chimistes japonais et autrichiens, permet d'étudier en détail les mouvements des résidus aromatiques même dans de très grandes protéines. L'approche combine la RMN du solide et un marquage isotopique spécifique des phénylalanines ou tyrosines. L'étude de Gauto et al a appliqué cette méthode à la protéine TET2, une enzyme de 468 kDa, et a mis en évidence, entre autres, la cinétique de rotation des phenylalanines dans une large gamme de temperatures, jusqu'à -170 °C, et un état conformationnel ‘excité' autour d'un pore localisé entre sous-unités. Cette méthodologie permet également d'obtenir des contraintes structurales impliquant les résidus aromatiques, qui peuvent être utilisées à déterminer des structures de novo.

Aromatic Ring Dynamics, Thermal Activation, and Transient Conformations of a 468 kDa Enzyme by Specific 1H-13C Labeling and Fast Magic-Angle Spinning NMR. Gauto DF, Macek P, Barducci A, Fraga H, Hessel A, Terauchi T, Gajan D, Miyanoiri Y, Boisbouvier J, Lichtenecker R, Kainosho M, Schanda P. Journal of the American Chemical Society ; 141(28):11183-11195

Mécanisme d'activation allostérique d'une enzyme par un inhibiteur

2019-09-10T07:08:03Z

La découverte qu'un inhibiteur active une enzyme semble contre-intuitive. Comment un inhibiteur, qui se lie au site actif, peut-il augmenter l'activité de l'enzyme ? Dans cette étude, des chercheurs de l'IBS (groupes RMN, MICA et PG), en collaboration avec des collègues de Nancy et de Saragosse, ont révélé comment la grande protéase ClpP de 300 kDa subit cette intrigante activation allostérique par un inhibiteur ainsi que par des substrats. Une approche multi-technique, impliquant la cristallographie aux rayons X, la RMN en solution et à l'état solide, des simulations de dynamique moléculaire et la calorimétrie, montre que la liaison sous-stoechiométrique d'inhibiteurs à quelques sites actifs modifie l'équilibre de cette protéine oligomèrique, et favorise, pour l'ensemble des sites actifs, un état étendu (ayant une plus grande activité). Les résultats pourraient fournir de nouvelles voies pour le développement de médicaments de cette cible potentielle de protéines antibiotiques.

Mechanism of the allosteric activation of the ClpP protease machinery by substrates and active-site inhibitors. Felix J, Weinhäupl K, Chipot C, Dehez F, Hessel A, Gauto DF, Morlot C, Abian O, Gutsche I, Velazquez-Campoy A, Schanda P, Fraga H. Science Advances ; Vol. 5, no. 9, eaaw3818

Morphologie cellulaire et dynamique des nucléoïdes chez D. radiodurans

2019-08-27T14:07:28Z

Dans cet article, les chercheurs IBS de l'équipe Timmins (groupe VIC), en collaboration avec l'équipe Bourgeois (groupe DYNAMOP), ont mis en évidence l'organisation et la dynamique du nucléoïde de la bactérie radiorésistante, Deinococcus radiodurans, par des approches de microscopies de fluorescence conventionnelles et de super-résolution. Ces travaux ont révélé pour la première fois que les nucléoïdes bactériens sont des entités complexes qui changent de structure en fonction du cycle cellulaire et peuvent adopter des conformations plus ou moins compactes. La protéine HU semble jouer un rôle clé dans ce processus.

Cell morphology and nucleoid dynamics in dividing D. radiodurans. Floc'h K, Lacroix F, Servant P, Wong YS, Kleman JP, Bourgeois D and Timmins. Nature Communications ; 10(1):3815

Structure de la nucléocapside du virus Hantaan révélée à 3.3 Å de résolution par cryo-ME

2019-08-26T06:05:07Z

Le virus Hantaan, qui appartient à la famille des Hantaviridae (ordre Bunyavirales) est transmis par les rongeurs. Il peut provoquer chez l'Homme des fièvres hémorragiques fatales contre lesquelles aucun traitement n'existe. Les segments génomiques de ce virus à ARN négatif sont entourés de multiples copies de la nucléoprotéine pour former des nucléocapsides hélicoïdales. Le groupe de Microscopie et Méthodes de l'IBS a utilisé les dernières avancées en cryo-microscopie électronique et a pu déterminer la structure à 3.3 Å de résolution d'une nucléocapside recombinante non pathogène. Cette structure a permis de révéler comment l'interaction entre les nucléoprotéines permet la formation d'un tunnel continu pouvant accueillir et protéger le génome. Ce travail a fortement bénéficié de la présence de la plateforme de cryo-microscopie électronique à l'IBS et du cryo-microscope électronique Titan Krios de l'ESRF.

High resolution cryo-EM structure of the helical RNA-bound Hantaan virus nucleocapsid reveals its assembly mechanisms. Arragain B, Reguera J, Desfosses A, Gutsche I, Schoehn G, Malet H. Elife ; 8. pii : e43075.