Structures d’Assemblages Supramoléculaires par RMN du Solide : le Pseudopilus du Système de Sécrétion de Type II et le Tube de Queue du Bactériophage – SUPRAMOL

Je développe et applique des méthodes émergentes de la RMN du Solide afin de dévoiler des structures de deux assemblages biologiques.

J'ai établi les appareils destiné à la production de protéines marqués dans le laboratoire hôte et j'ai été en contact avec mes deux collaborateur afin de installer les deux productions.

Je visiterai prochainement les deux laboratoires de mes collaborateurs afin de transférer les méthodes de production de protéines. L'étape après concerne l'analyse par la RMN du solide.

Conferences
1. IR-RMN User meeting, 16. Oct. 2014, Grenoble
2. FEBS EMBO Conference, 30. Aug.- 4.Sept. 2014, Paris (invited)
Publication (vulgarisation article)
1. Habenstein, Regard sur la Biochimie, Nov. 2014, 8-9

De nombreux processus biologiques sont organisés par des machines moléculaires multifonctionnelles, tels que le ribosome (la synthèse de protéines), le pilus et l’aiguille de sécrétion (l’interaction hôte-pathogène) ou les bactériophages (l’infection virale). Ces machines sont construites par l’assemblage de multiples copies d’une protéine unité, pour former de grandes structures macromoléculaires, aussi appelées assemblages supramoléculaires. La compréhension de l’assemblage, la structure et les fonctions de ces machines est limitée par leur caractérisation structurale qui reste très difficile. En effet, ces assemblages supramoléculaires sont non cristallins et ne forment pas les cristaux diffractant requis pour la cristallographie aux rayons X. De plus, l’utilisation de la résonance magnétique nucléaire (RMN) du liquide est limitée par l’insolubilité inhérente de ces assemblages. La RMN du Solide (SSNMR) ne requiert ni la cristallinité, ni la solubilité de l’échantillon et permet l’étude structurale et dynamique d’assemblages biologiques. Notamment, les premiers modèles à résolution atomique d’un prion sous forme de fibrille (le domaine prion de HET-s, voir Wasmer et al., Science 2008) et d’un filament bactérien (l’aiguille du Système de Sécrétion de Type III, voir Loquet et al., Nature 2012) ont été obtenus à l’aide de contraintes de RMN du Solide. Dans le projet SUPRAMOL, je propose d’utiliser la RMN du Solide pour résoudre la structure de deux assemblages supramoléculaires biologiques : le pseudopilus du Système de Sécrétion de Type II (T2SS) et le tube de queue du bactériophage Mu.

Le T2SS est une nanomachine complexe trouvée dans les bactéries à Gram négatif, élaborée pour transporter des effecteurs du périplasme bactérien vers l’espace extracellulaire. Le T2SS contient un filament périplasmique, appellé le pseudopilus, qui permet la sécrétion de protéines à travers la membrane externe. Ce filament est construit par de multiples copies d’une unique chaîne polypeptidique, formant un assemblage macromoléculaire insoluble et non cristallin. J’utiliserai la RMN du Solide pour résoudre la structure à haute résolution du T2SS pseudopilus de Klebsiella oxytoca dans son état natif assemblé, ainsi que pour déterminer ses interactions spécifiques avec son substrat, la Pullulanase.

De même, le tube de queue du bactériophage Mu est un objet insoluble et non cristallin, formé par l’assemblage d’une unique protéine sous-unité. Dans son état filamenteux, le tube de queue est un filament creux à travers lequel l’ADN est transporté pour préparer son injection vers la bactérie hôte. Je propose d’utiliser la RMN du Solide pour étudier la structure du tube de queue du bactériophage Mu dans son état natif assemblé.