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Un nouveau procédé pour déterminer la structure des protéines

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Un nouveau procédé pour déterminer la structure des protéines

Jeudi, 04/03/2010 - 23:00 0 commentaire
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Des scientifiques du centre Helmholtz de Munich et de l'Université Technique de Munich (TUM) ont développé un nouveau procédé permettant de déterminer de manière efficace la structure spatiale des protéines en solution. Cette méthode permet d'extraire des informations sur la structure des protéines, les liaisons avec leurs partenaires et les mécanismes de régulation biologique. Les résultats paraissent dans l'actuelle édition en ligne de la revue spécialisée "Angewandte Chemie".

La plupart des grosses protéines possèdent une structure spatiale complexe, dans laquelle les sous-unités compactes sont reliées entre elles par des chaînes flexibles. Cette flexibilité est importante afin de réguler l'interaction des protéines entre elles ou avec d'autres substances. Lorsqu'on analyse la structure des protéines aux rayons X, il apparaît de manière classique que celles-ci sont bâties autour d'un réseau cristallin rigide, ce qui empêche ou réduit la flexibilité des sous-unités. Pour comprendre la fonction des protéines dans leur environnement naturel, il faut développer des procédés où les structures des molécules sont en solution.

L'équipe du Prof. Michael Sattler, directeur de l'Institut pour la Biologie Structurale au centre Helmholtz de Munich et du "Bayerisches NMR Zentrum" à l'Université Technique de Munich, a combiné plusieurs procédés connus afin d'être capable de déterminer la structure spatiale des biomolécules en solution. Cette méthode est basée sur la spectroscopie RMN. "La spectroscopie RMN est la seule méthode qui permet de déterminer les détails atomiques de la structure spatiale de la macromolécule biologique en solution", explique le Prof. Sattler.

Lorsque l'on analyse des protéines ou des complexes de protéines à l'aide d'un spectromètre RMN, on n'obtient que peu de signaux exploitables dans un premier temps, car du fait de leur taille et de leur nombre, les protéines se superposent et interfèrent.

Avec une stratégie en quatre temps implémentée dans un logiciel d'analyse des mesures RMN, l'équipe du Prof. Sattler a pu isoler les différents signaux et dégager un modèle de structure réaliste.

Dans la première étape du processus, les chercheurs rassemblent les informations existantes sur les structures des sous-unités, provenant par exemple d'analyses aux rayons X ou d'analyses RMN conventionnelles. Dans les étapes suivantes, le but est de savoir comment ces différentes sous-unités sont ordonnées et liées entre elles. Deux types différents d'informations issus des expériences RMN peuvent alors être exploités. Les couplages résiduels dipolaires donnent des informations sur l'orientation relative des sous-unités du complexe.

A plusieurs endroits de la protéine, les chercheurs introduisent dans l'étape suivante des groupes nitroxyl, possédant un électron non apparié. Ceux-ci permettent de mesurer des écarts plus grands entre les sous-unités et par là de dégager la structure tridimensionnelle du complexe de protéines. "Notre méthode est générale, et peut être appliquée sur de nombreux complexes de protéines, même ceux de tailles conséquentes et qui possèdent de nombreuses sous-unités" ajoute Sattler.

"Nous sommes désormais en mesure d'étudier les mécanismes de régulation biologique, dans lesquelles les interactions courtes et transitoires jouent un rôle important". Les protéines n'étant pas des structures rigides mais mouvantes, les substances réactives peuvent s'y lier puis s'en redéfaire dans un second temps.

Ces aspects dynamiques jouent un rôle important dans la reconnaissance de molécules dans de nombreux systèmes biologiques.

Le procédé est ainsi d'une grande utilité pour la recherche : il permet désormais la caractérisation des structures et des interactions des protéines avec leurs partenaires de liaison, comme dans les processus métaboliques ou responsables de maladies, et fournit une base pour le développement de nouveaux médicaments.

BE

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