Nos tutelles

CNRS

Rechercher





Accueil > Recherche > BioPhysique > Spectroscopies des biomolécules > Relation structure-fonction dans les protéines

Relation structure-fonction dans les protéines


Ce thème de recherche concerne l’étude de la relation structure-fonction au sein de deux familles de protéines : les globines et le centre réactionnel bactérien.

Relation structure-fonction dans les globines hexacoordonnées

Permanents : Sophie Bernad (Responsable), Pierre Sebban, Valérie Derrien.

La (les) fonction(s) de la neuroglobine (Ngb) et la cytoglobine (Cgb) sont à ce jour inconnue(s). Surexprimée en cas d’hypoxie ou d’ischémie, elles seraient impliquées dans les processus de survie cellulaire. Un rôle de capteur d’espèces réactives de l’oxygène et de l’azote en cas de conditions de stress oxydant dans la cellule est aussi avancé. La structure 3D de la Ngb est quasiment superposable à celles des autres globines, pourtant la Ngb possède une faible analogie de séquences avec les autres globines et trois particularités structurales remarquables :

  • Hème hexacoordonné
  • Présence d’un pont disulfure
  • Thermostabilité

Notre équipe étudie l’impact du pont disulfure et de la conformation de l’hème sur la dynamique de fixation de ligand dans la neuroglobine et la cytoglobine. Notre intérêt se porte aussi sur le mécanisme de migration du ligand à travers les cavités hydrophobes. Pour cela nous développons une triple approche de l’interaction protéine/ligand : structurale, thermodynamique par calorimétrie photoacoustique et ITC, cinétique (absorption transitoire par flash photolyse et stopped flow).
Ces études sont menées en partie au laboratoire, et en collaboration en France (E. Lescop, ICSN, Gif sur Yvette) et à l’étranger (J. Miksovska, FIU, Miami, Etats-Unis ; N.V.Than, VAST, IOP Hanoi, Vietnam).

Publications :

  • Tiwari, PB., Astudillo, L., Pham, K., Wang, X., He, J., Bernad, S., Derrien, V., Sebban, P., Miksovska, J., Darici, Y., (2015) Characterization of molecular mechanism of neuroglobin binding to cytochrome c : A surface plasmon resonance and isothermal titration calorimetry study, Inorganic Chemistry Communications, 62 : 37-41.
  • Phan, Anh D. ; Nga, Do T. ; Phan, The-Long ; Thanh, Le T. M. ; Chu, T. Anh, ; Bernad, Sophie and Viet, N. A. (2014) Theoretical model for optical properties of porphyrin. Physical Review E, 90, 062707
  • Astudillo, L., Bernad, S., Derrien, V., Sebban, P., Miksovska, J., (2013) Reduction of the internal disulfide bond between Cys 38 and 83 switches the ligand migration pathway in cytoglobin. J. Biol. Inorg. Chem 129 : 23-29.
  • Bocahut, A. ; Derrien, V. ; Bernad, S. ; Sebban, P. ; Sacquin-Mora, S. ; Guittet, E. ; Lescop, E. (2012) Heme orientation modulates histidine dissociation and ligand binding kinetics in the hexacoordinated human neuroglobin. J. Biol. Inorg. Chem 18:111-122.
  • Astudillo, L. ; Bernad, S. ; Derrien, V. ; Sebban, P. ; Miksovska, J. (2012) Conformational dynamics in human neuroglobin : the effect of His 64, Val 68 and Cys 120 on ligand migration. Biochemistry 51:9984-94.
  • Bocahut, S. Bernad, P. Sebban, S. Sacquin-Mora, Frontier residues lining globin internal cavities present specific mechanical properties. JACS 2011, 133, 8753-61.
  • Astudillo L., Bernad S., Derrien V., Sebban P., Miksovska J., Probing the role of the internal disulfide bond in regulating conformational dynamics in neuroglobin. Biophysical Journal-Biophysical Letter 2010, 99 (2), L16-L18.

Flexibilité et fonctionnement rédox des centres réactionnels bactériens

Permanents : Delphine Onidas (Responsable), Pierre Sebban, Valérie Derrien.

Rhodobacter Sphaeroides est une bactérie pourpre photosynthétique qui utilise principalement la lumière comme source d’énergie et la matière organique pour se développer. Elle possède plusieurs modes respiratoires (aérobie et anaérobie) et plusieurs modes métaboliques (dont la photosynthèse) qui lui permettent une survie dans de nombreux habitats. Notre équipe s’intéresse aux deux voies énergétiques de cette bactérie : la production et stockage d’un biopolymère de réserve (thème 1) et la photosynthèse via l’étude du centre réactionnel (thème 2).

Le centre réactionnel (CR) est une protéine membranaire qui effectue l’unique conversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique et sert de protéine modèle dans l’étude des mécanismes en Bioénergétique. Notre but est d’évaluer la relation entre la flexibilité et le fonctionnement redox (transfert d’électrons et de protons intra-protéiques) du CR en utilisant le proche environnement du Fer (un fer par CR) comme une observable plus spécifique et locale du coeur de la protéine. Une technique particulièrement bien adaptée est la spectroscopie Mössbauer dont les mesures s’effectuent en collaboration avec l’équipe du Pr. K. Burda (AGH Université, Cracovie, Pologne).

Publications :

  • Gerencsér, L. ; Boros, B. ; Derrien, V. ; Hanson, D. K. ; Wraight, C. A. ; Sebban, P. ; Maróti, P. (2015) Stigmatellin probes the electrostatic potential in the QB site of the photosynthetic reaction center, Biophys J, 108 : 379-94.
  • Onidas, D. ; Sipka, G. ; Asztalos, E. ; P. Maróti, P. (2013) Mutational control of bioenergetics of bacterial reaction center probed by delayed fluorescence, Biochim Biophys Acta Bioenergetics, 1827 : 1191-1199.
  • Halas, A. ; Orzechowska, A. ; Derrien, V. ; Chumakov, A. I. ; Sebban, P. ; Fiedor, J. ; Lipinska, M. ; Zajac, M. ; Slezak, T. ; Strzalka, K. ; Matlak, K. ; Korecki, J. ; Fiedor, L. ; Burda, K. (2012) The dynamics of the non-heme iron in bacterial reaction centers from Rhodobacter sphaeroides, Biochimica et biophysica acta, 1817:2095-2102.
  • Halas, A. ; Derrien, V. ; Sebban, P. ; Matlak, K. ; Korecki, J. ; Kruk, J. ; Burda, K. (2012) Chemical proprieties of the iron-quinone complex in mutated reaction centers of Rb. Sphaeroides, Hyperfine Interactions, 206:109-114.
  • Onidas, D. ; Stachnik, J. M. ; Brucker, S. ; Kratzig, S. ; Gerwert, K. (2010) Histidine is involved in coupling proton uptake to electron transfer in photosynthetic proteins, Eur J Cell Biol, 89 : 983-989.