IBS - Institut de Biologie Structurale - Grenoble / France

Les protéines intrinsèquement désordonnées des tardigrades s'auto-assemblent en gels fibreux en réponse au stress environnemental.

PELLEQUER Jean-Luc — 2026-01-27T11:21:05Z

Les tardigrades sont remarquables pour leur capacité à survivre à des conditions de stress extrêmes aussi diverses que les températures extrêmes et la dessiccation. Les mécanismes moléculaires qui leur confèrent cette résistance inhabituelle au stress physique restent inconnus. Récemment, il a été démontré que des protéines intrinsèquement désordonnées, propres aux tardigrades, jouent un rôle essentiel dans l'anhydrobiose des tardigrades. Nous caractérisons ici le comportement conformationnel et physique de la protéine CAHS-8 de Hypsibius exemplaris. L'imagerie AFM montre que la protéine forme successivement des oligomères, de longues fibres et enfin des gels constitués de fibres, d'une manière fortement dépendante de la température. La RMN montre que le domaine hélicoïdal forme le cœur de la structure fibrillaire, les extrémités désordonnées restant très dynamiques au sein du gel.
Les images AFM ont été réalisées par Jean-Marie Teulon à partir d'échantillons préparés par Anas Malki. L'amélioration des images AFM à l'aide du filtre de pondération laplacien a été réalisée par Wendy Chen.

Malki A, Teulon J-M, Camacho Zarco A, Chen S-wW, Adamski W, Maurin D, Salvi N, Pellequer J-L and Blackledge M (2022) Intrinsically disordered tardigrade proteins self-assemble into fibrous gels in response to environmental stress. Angew. Chem. Int. Ed. 61 : e202109961.

Des cristaux natifs de Bacillus thuringiensis

PELLEQUER Jean-Luc — 2023-09-11T11:31:35Z

Cry11Aa et Cyt1Aa sont deux toxines pesticides produites par Bacillus thuringiensis subsp. israelensis. Pour mieux comprendre la nature de leurs oligomères dans les actions toxiques et les effets synergiques, nous avons utilisé la microscopie à force atomique pour sonder les surfaces de leurs cristaux natifs, et nous avons utilisé le filtre de poids L pour améliorer les caractéristiques structurelles.

Les images de ces cristaux se trouvent dans plusieurs publications en collaboration avec l'équipe SNAX de Jacques-Philippe Colletier à l'IBS. Les images AFM ont été obtenues par Jean-Marie Teulon et le traitement d'images a été réalisé par Shu-wen W. Chen.

Tetreau G, Banneville A-S, Andreeva EA, Brewster AS, Hunter MS, Sierra RG, Teulon J-M, Young ID, Burke N, Gruenewald T, Beaudouin J, Snigireva I, Fernandez-Luna MT, Burt A, Park H-W, Signor L, Bafna JA, Sadir R, Fenel D, Boeri-Erba E, Bacia M, Zala N, Laporte F, Després L, Weik M, Boutet S, Rosenthal M, Coquelle N, Burghammer M, Cascio D, Sawaya MR, Winterhalter M, Gratton E, Gutsche I, Federici B, Pellequer J-L, Sauter NK and Colletier J-P (2020) Serial femtosecond crystallography drives elucidation of mosquitocidal Cyt1Aa bioactivation cascade, from in vivo crystallization to cell lysis. Nat. Comm. 11 : 1153.

Tetreau G, Sawaya MR, De Zitter E, Andreeva EA, Banneville A-S, Schibrosky N, Coquelle N, Brewster AS, Schiro G, Grünbein M-L, Kovacs GN, Hunter MS, Kloos M, Sierra RG, Qiao P, Bideshi D, Young ID, Zala N, Engilberge S, Gorel A, Signor L, Teulon J-M, Bielicki J, Bean R, Letrun R, Batyuk A, Snigireva I, Fenel D, Schubert R, Laporte F, Després L, Bacia M, Girard E, Roux-Gossart A, Chapelle C, Maury O, Ling WL, Boutet S, Mancuso A, Barends TRM, Pellequer JL, Park H-W, Laganowsky AD, Rodriguez J, Burghammer M, Shoeman RL, Doak RB, Weik M, Sauter NK, Federici B, Cascio D, Schlichting I and Colletier J-P (2022) De novo determination of mosquitocidal Cry11Aa and Cry11Ba structures by serial femtosecond crystallography on nanocrystals. Nat. Comm. 13 : 4376.

Chen SWW, Teulon JM and Pellequer JL (2023) Cry11Aa and Cyt1Aa exhibit different structural orders in crystal topography. J. Mol. Recogn. 36 : e3047.

Bacteriorhodopsine

2021-05-19T11:28:29Z

La bactériorhodopsine, protéine transmembranaire pompe à protons, a été incorporée avec succès dans des bicouches lipidiques flottantes planes en phases gélifiée et fluide, en appliquant une méthode d'incorporation à médiation par détergent. La méthode a été optimisée sur des bicouches à support unique en utilisant des techniques de microbalance à cristal de quartz, de force atomique et de microscopie à fluorescence. L'intégrité de la bicouche lipidique et l'activité de la protéine ont été préservées lors du processus de reconstitution. Les modifications structurelles réversibles de la membrane, induites par l'activité fonctionnelle de la bactériorhodopsine déclenchée par la lumière visible, ont été observées et caractérisées à l'échelle nanométrique.
L'imagerie AFM a été produite par Jean-Marie Teulon avec les échantillons préparés par Tetiana Mukhina.

Mukhina T, et al. (2021) Insertion and activation of functional Bacteriorhodopsin in a floating bilayer. J. Colloid Interface Sci. 597 : 370-382.

Enfin, la protéine HU de Deinococcus radiodurans imagée par AFM

2020-11-03T10:06:54Z

L'équipe AFM du groupe MEM, en collaboration avec l'équipe Lésions et Réparation de l'ADN du groupe VIC, a permis d'imager pour la première fois la protéine HU de Deinococcus radiodurans par Microscopie à Force Atomique. HU est une protéine importante, voire essentielle, dans les nucléoïdes bactériens. Un nouveau traitement d'image AFM permet d'observer le positionnement de la protéine DrHU sur des plasmides natifs produit par E. coli ainsi que sur des plasmides linéarisés (image de gauche qui montre le résultat du filtre Laplacien utilisé dans ce travail). Ce travail met en avant deux fonctions majeures de DrHU dans la condensation, mais aussi la décondensation, de l'ADN double brin. La dynamique d'auto-compactage de l'ADN nu ainsi que la concentration de DrHU sont des paramètres important dans la performance cellulaire de DrHU.
Le traitement d'image ainsi que les interprétations structurales ont été faits par Wendy Chen. L'imagerie AFM a été conduite par Jean-Marie Teulon avec la participation d'Anne-Sophie Banneville sur des échantillons préparés par Anne-Sophie.

Chen SWW, Banneville AS, Teulon JM, Timmins J and Pellequer JL (2020) Nanoscale surface structures of DNA bound to Deinococcus radiodurans HU unveiled by atomic force microscopy. Nanoscale 12 : 22628-22638

Améliorer la visibilité des images AFM pour faire apparaitre les structures moléculaires

PELLEQUER Jean-Luc — 2020-10-19T12:43:54Z

Pour rendre les caractéristiques de surface du TMV visibles dans l'image AFM, le traitement de l'intensité a impliqué la réduction des bruits de bande, l'égalisation de l'histogramme et le calcul de la dérivée partielle mixte de l'intensité au pixel, c'est-à-dire Dxy2I(x,y) = d2I(x,y)/dxdy, où I(x,y) est l'intensité au pixel (x,y).
Grâce à ce traitement d'image dédié, nous avons constaté qu'à basse résolution (c'est-à-dire 1,95 nm par pixel), les caractéristiques de surface extraites de TMV peuvent être interprétées comme une répétition hélicoïdale partielle ou complète (trois tours complets d'une longueur de 7,0 nm), alors que les sous-unités protéiques individuelles ( 2,5 nm) n'étaient perceptibles qu'à haute résolution.
Le traitement analytique des images AFM a été développé par Wendy Chen. Les mesures AFM ont été effectuées par Michael Odorico et Jean-Marie Teulon. Les surfaces SAM ont été réalisées par Matthieu Meillan sous la supervision de Luc Vellutini.

Chen S-wW, et al. (2013) Nanoscale structural features determined by AFM for single virus particles. Nanoscale 22 : 10877-10886.

Cyt1Aa

2020-10-19T12:22:59Z

Cyt1Aa, l'une des quatre protoxines cristallines produites par la bactérie anti-moustique Bacillus thuringiensis israelensis (Bti), forme des oligomères qui perforent complètement puis finissent par perturber les bicouches lipidiques. Environ 35 minutes après l'ajout de la toxine, on observe une perforation de la membrane à la périphérie des agrégats liés à la membrane. La profondeur des trous peut atteindre 4,5 nm, ce qui correspond à un recouvrement complet de la bicouche lipidique.
L'imagerie AFM des cristaux de Cyt1Aa, fournis par Guillaume Tetreau, ainsi que l'interaction entre Cyt1Aa et des bicouches lipidiques ont été réalisé par Jean-Marie Teulon.

Tetreau G, et al. (2020) Serial femtosecond crystallography drives elucidation of mosquitocidal Cyt1Aa bioactivation cascade, from in vivo crystallization to cell lysis. Nat. Comm. 11 : 1153.

ExlA

2020-10-19T11:59:37Z

Imagerie de séquence temporelle d'ExlACter par AFM sur des bicouches membranaires supportées en milieu liquide. On peut voir que lors de l'introduction d'ExlACter, la rugosité de la membrane augmente, la surface moyenne des trous diminue et la profondeur des trous augmente de 1,5 nm en (b) à 3,4 nm en (e).
Les bicouches membranaires ont été produites et imagées avec l'AFM par Jean-Marie Teulon en utilisant des liposomes produits par Bertrand Quentin.

Bertrand Q, et al. (2020) Exolysin (ExlA) from Pseudomonas aeruginosa punctures holes into target membranes using a “molten globule” domain. J. Mol. Biol. 432 : 4466-4480.

Un protocole expérimental détaillé pour étudier la structure des ARN long non-codant

2020-06-03T07:45:17Z

Un protocole conjuguant les informations structurales obtenues par microcopie à force atomique et diffusion aux petits angles est apparu dans la revue Nature Protocols. A voir aussi dans les faits marquants IBS.

Uroda T, Chillon I, Annibale P, Teulon J-M, Pessey O, Karuppasamy M, Pellequer JL and Marcia M (2020) Visualizing the functional 3D shape and topography of long noncoding RNAs by single-particle atomic force microscopy and in-solution hydrodynamic techniques. Nat. Protoc. 15 : 2107-2139.

T3SS représente une cible médicamenteuse pour les petites molécules agissant en tant que les bloqueurs de virulence

PELLEQUER Jean-Luc — 2019-12-16T12:53:06Z

Nous avons combiné des approches in vivo, in vitro et in silico pour caractériser l'aiguille T3SS de Pseudomonas aeruginosa et son composant principal PscF. En combinant de la mutagenèse, d'analyses phénotypiques, d'immunofluorescence, protéolyse, spectrométrie de masse, microscopie à force atomique, microscopie électronique, et modélisation comparative, nous proposons un modèle de l'aiguille de P. aeruginosa qui expose la région N-terminale à la surface, alors que le coeur de la fibre est formé par l'hélice C-terminale.
L'imagerie AFM a été réalisée par Jean-Marie Teulon et les images TEM ont été obtenues par Daphna Fenel à partir d'échantillons fournis par Viviana Job.

Lombardi C, Tolchard J, Bouillot S, Signor L, Gebus C, Liebl D, Fenel D, Teulon J-M, Brock J, Habenstein B, Pellequer J-L, Faudry E, Loquet A, Attrée I, Dessen A and Job V (2019) Structural and functional characterization of the Type Three Secretion System (T3SS) needle of Pseudomonas aeruginosa. Front. Microbiol. 10 : 573.

Importance de la structure tertiaire d'un lncRNA dans des processus cellulaires importants

PELLEQUER Jean-Luc — 2019-08-21T09:01:19Z

L'équipe AFM de l'IBS a déterminé par imagerie de molécules lncRNA uniques, la conformation de MEG3 dans plusieurs conditions expérimentales (natives, déstabilisantes, et dénaturantes). La figure ci-jointe fournit un échantillon de 100 molécules natives isolées de MEG3 déposées sur du mica et imagées à l'air par microscopie à force atomique (AFM) avec le mode Peak-Force. Par comparaison avec une imagerie AFM de molécules d'ARN non-structurées (poly-A) ou connues pour être structurées (intron de groupe II), les résultats démontrent la présence d'un repliement particulier pour MEG3 ce qui est en accord avec les résultats biochimiques et biophysiques de cette étude menée par Marco Marcia de l'EMBL Grenoble.
L'imagerie AFM a été réalisée par Jean-Marie Teulon avec les échantillons d'ARN de Tina Uroda. Tina a également participé à la définition du protocole de dépôt des échantillons sur mica.

Uroda T, Anastasakou E, Rossi A, Teulon J-M, Pellequer J-L, Annibale P, Pessey O, Inga A, Chillon I and Marcia M (2019) Conserved pseudoknots in lncRNA MEG3 are essential for stimulation of the p53 pathway.Mol. Cell 75 : 1-14.