Du spin pour voir les protéines dans leur milieu naturel
Publié par Redbran le 15/03/2017 à 00:00
Source: CEA
?Détecter l'interaction entre spins électroniques pour connaître la structure de protéines in vivo. Des chercheurs de l'Institut des sciences du vivant Frédéric Joliot montrent que la technique de résonance paramagnétique électronique Peldor y parvient.

Observer la structure de protéines dans leur milieu naturel n'est pas chose facile. Pour cela, il faut en général les extraire, les purifier, voire les cristalliser. Une équipe de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel...) des sciences du vivant Frédéric Joliot du CEA a testé une technique de résonance paramagnétique électronique (La résonance paramagnétique électronique (RPE) est une technique de mesure physique. Elle est également connue sous le nom de résonance de spin électronique (ESR en anglais).) (RPE) pour déterminer la distance intramoléculaire dans une protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des...) à l'intérieur de cellules bactériennes intactes d'Escherichia coli (Escherichia coli, également appelé colibacille ou E. coli, est une bactérie intestinale des mammifères très commune chez l'être humain. Découverte en 1885 par Théodore...). C'est une première, qui permettra, de proche en proche, de remonter à la structure entière de ladite protéine.

La technique RPE appelée Peldor (Pulsed electron double resonance) a été utilisée. "Elle détecte l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) entre les spins électroniques de deux ions métalliques de transition qui contiennent des électrons non apparié, par exemple entre deux ions gadolinium(III) ou deux ions manganèse(II), explique Leandro Tabares, dernier auteur de cette étude. Il devient ainsi possible de mesurer la distance entre deux spins électroniques, donc entre deux métaux." Des distances entre 2 et 15 nm sont accessibles. "Nous avons construit par fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de...) génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) une protéine intégrant deux peptides à sa surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa...), à ses deux extrêmes, poursuit le scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.). Ce peptide a la particularité de pouvoir accrocher les atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner...) de gadolinium qui passent à sa proximité." Cette protéine génétiquement modifiée a été conçue pour ne pas perturber le fonctionnement de la cellule vivante. Ainsi, il est possible de mesurer la distance entre deux points de la protéine avec une grande précision, et ce dans son milieu naturel sans nécessité de purification ou de marquage in vitro (In vitro (en latin : « dans le verre ») signifie un test en tube, ou, plus généralement, en dehors de l'organisme...). En faisant varier les points d'accroche des deux peptides sur la protéine, la structure de cette dernière peut être approchée. "C'est la première fois que l'on regarde une protéine avec une sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est au-delà. Cela couvre à la fois les mesures in situ...) de spin (Le spin est une propriété quantique intrinsèque associée à chaque particule, qui est caractéristique de la nature de la particule, au même titre que sa masse et sa charge électrique. Comme la...) synthétisée dans la cellule", précise Leandro Tabares. Il suffit en effet de mettre en contact le milieu cellulaire avec du gadolinium pour que ce dernier rentre dans la cellule, s'accroche spontanément aux peptides et procure des informations sur la distance entre les deux peptides de la protéine.

Quelle est la prochaine étape ? "Si nous n'avons pas repéré d'effet toxique du gadolinium dans les cellules, nous comptons travailler avec un autre métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons...), le manganèse, que l'on trouve naturellement dans les cellules, répond le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont...). Bien évidemment, nous envisageons aussi de répondre à de vraies questions biologiques et de sonder différents types cellulaires."

Référence publication:
?Using Genetically Encodable Self-Assembling Gd(III) Spin Labels To Make (make est un logiciel traditionnel d'UNIX. C'est un « moteur de production » : il sert à appeler des commandes créant des fichiers....) In-Cell Nanometric Distance Measurements
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