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Relations structure-photophysique-photochimie dans les GFPs


Nous étudions comment la structure et la dynamique des GFPs conditionnent leurs propriétés essentielles pour l’imagerie : brillance, photochromisme, photoblanchiement, stabilité en température et pH, équilibres d’association, réactions d’oxydation...

Dans ces études, nous combinons la mutagenèse dirigée, la spectroscopie UV-visible (absorption et fluorescence, dichroisme circulaire), les analyses biochimiques et structurales (spectrométrie de masse, cristallographie, ultracentrifugation analytique, stopped-flow) et des approches de modélisation et de dynamique moléculaire (en collaboration avec l’équipe Théosim, dans le cadre de l’axe transversal Symbiose-P3F).

Les hautes performances de l’Aquamarine sont obtenues grâce à seulement deux mutations (T65S et H148G). Des analyses structurales permettent de comprendre le rôle de ces mutations : chacune d’entre elles contribue de façon différente à restaurer une rigidité maximum de la cavité du chromophore. Tandis que le résidu 65 stabilise un réseau de molécules d’eau en contact avec le système conjugué du chromophore (à gauche), le résidu 148, situé sur un brin bêta proche du chromophore et relativement flexible, doit s’orienter de façon à induire un minimum de distorsions de la chaîne principale (à droite). Mérola F, Erard M & Pasquier H (2016) Methods and Applications in Fluorescence

Références

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  • Alvarez LA, Merola F, Erard M, Rusconi F (2009) Mass Spectrometry-Based Structural Dissection of Fluorescent Proteins. Biochemistry 48:3810–3812.
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  • Vallverdu G, Demachy I, Merola F, Pasquier H, Ridard J, Levy B (2010) Relations between pH, structure and absorption spectrum of Cerulean. A study by molecular dynamics and TD DFT calculations. Proteins : Structure, Function, and Bioinformatics 78:1040–1054.
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  • Fredj A, Pasquier H, Demachy I, Jonasson G, Levy B, Derrien V, Bousmah Y, Manoussaris G, Wien F, Ridard J, Erard M, Merola F (2012) The single T65S mutation generates brighter cyan fluorescent proteins with increased photostability and pH insensitivity. PLoS One 7:e49149.
  • Berthelot V, Steinmetz V, Alvarez LA, Houée-Levin C, Merola F, Rusconi F, Erard M (2013) An analytical workflow for the molecular dissection of irreversibly modified fluorescent proteins. Analytical and bioanalytical chemistry 405:8789–98.